독일 본사에 실증 분해로 건설 … 이산화탄소 배출량 90% 감축

바스프(BASF)가 사빅(Sabic), 린데(Linde)와 전기가열 스팀 크래커 실증사업에 속도를 내고 있다.
3사는 2022년 9월 초 독일 루트비히스하펜(Ludwigshafen)에 소재한 바스프 페어분트(Verbund)에서 에틸렌(Ethylene) 생산설비에 사용할 전기가열식 분해로 실증설비 건설에 착수한 것으로 알려졌다.
재생에너지 베이스 전력을 사용해 크래커를 가열함으로써 나프타(Naphtha), 에탄(Ethane) 등 원료 탄화수소를 분해하고 에틸렌 등 기초화학 원료를 얻는 방식이며 기존 스팀 크래커와 연결해 2023년경 상업가동할 계획이다.
기존의 가스가열식보다 이산화탄소(CO2) 배출량을 90% 감축할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
3사 프로젝트는 최근 독일 정부로부터 약 1500만유로(약 200억원)에 달하는 보조금을 지원받아 탄력이 붙고 있다.
실증 분해로는 6MW의 재생에너지 베이스 전력을 사용해 시간당 원료 약 4톤을 분해하고 전력을 열원으로 사용하는 분해로에서 올레핀을 연속생산 가능한지 검증할 계획이다.
검증과정에서 직접가열, 간접가열 등 서로 다른 2가지 전기가열 방식을 실험함으로써 수요기업의 다양한 요구에 유연하게 대응할 예정이다.
직접가열은 반응기 내부의 공정 튜브에 전류를 직접 주입해 분해에 필요한 열을 발생시키는 방식이며, 간접가열은 튜브 주위에 배치된 발열체의 복사열을 사용해 가열하는 방식이다.
탄화수소 열분해를 통한 올레핀 및 아로마틱 생산은 화학산업의 핵심 프로세스 가운데 하나이지만 에너지 사용량과 온실가스 배출량이 가장 많아 문제가 되고 있다.
3사는 현재 열원으로 천연가스를 사용해 섭씨 850도 전후의 온도 조건에서 분해반응을 일으키고 있어 열원을 재생에너지 베이스 전력으로 바꾼다면 이산화탄소 배출량을 대폭 감축할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
3사는 기술 확립 후 전기가열 크래커 기술의 라이선스를 추진하는 방안을 검토하고 있다.
NCC(Naphtha Cracking Center), ECC(Ethane Cracking Center) 등 에틸렌 크래커는 일반적으로 5-15개의 분해로로 구성돼 전기가열 분해로 도입을 위한 새로운 설비를 건설할 필요 없이 기존 분해로 가운데 일부를 전기가열 방식으로 교체함으로써 노후화 설비의 갱신‧개조, 증설 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 판단하고 있다.
3사는 2021년 3월 전기가열 분해로를 공동 개발하기로 합의한 바 있다.
바스프와 사빅은 프로젝트에 공동 투자하며 바스프가 시범공장을 운영하고, 린데는 프로젝트의 엔지니어링, 조달 및 건설 파트너로 개발 기술을 상용화할 예정이다.
스팀 크래커는 기본 화학물질의 생산에서 중추적인 역할을 하며 탄화수소를 올레핀과 방향족으로 분해하는 데 상당한 양의 에너지를 소모하고 있다. 반응은 섭씨 약 850도의 용광로에서 수행되며 현재는 화석연료를 태워 온도에 도달하고 있으나 바스프‧사빅‧린데는 전기를 통해 공정에 전력을 공급함으로써 이산화탄소 배출량을 줄이는 것을 목표로 하고 있다.
프로젝트는 새로운 용광로 기술 개발을 위해 독일 연방 경제·기후행동부로부터 산업의 탈탄소화 자금 지원 프로그램으로 1480만유로를 지원받았다. 산업의 탈탄소화 자금 지원 프로그램은 탄소중립을 달성하기 위해 노력하는 독일 에너지 집약산업을 지원하고 있다.
바스프 그룹 이사회의 마틴 브루더뮐러 의장은 “바스프의 임무는 기후중립을 달성하는 것이고 에너지 집약적인 스팀 크래커의 전기화는 넷제로(Net Zero)를 향한 여정에서 중요한 이정표”라고 강조했다. 이어 “바스프가 독일 연방 경제·기후행동부로부터 프로젝트 자금 지원을 받은 것을 자랑스럽게 여긴다”고 덧붙였다. (강윤화 선임기자)