미쓰이물산, 북미에서 바이오메탄올 생산체제 확립
한국이 메탄올(Methanol) 수입을 놓고 갈팡질팡하는 동안 일본은 바이오메탄올 개발에 집중하고 있다.
미쓰이(Mitsui)물산은 북미에 바이오메탄올 생산체제를 구축할 계획이다.
도시 폐기물에서 나온 바이오 가스에서 바이오메탄(Bio-Methane)을 추출하고 미국 합작기업이 매스밸런스 방식으로 생산하며 최근 제조‧판매에 필요한 ISCC 인증을 서플라이체인 단계별로 취득한 것으로 알려졌다.
앞으로 미국, 일본에 이어 재생가능에너지 지령(RED)에 따라 연료유용 바이오 원료 도입이 진행되고 있는 유럽에서 마케팅을 본격화하며 2025년에는 합작기업으로부터 인수하는 메탄올 가운데 10%에 해당하는 5만-6만톤 정도를 바이오제품으로 전환할 계획이다.
미쓰이물산이 셀라니즈(Celanease)와 텍사스에서 운영하는 합작기업 Fairway Methanol은 최근 매립 폐기물의 유기분으로 이루어진 바이오 가스를 통해 제조한 바이오메탄을 원료로 바이오메탄 생산체제를 확립했다.
바이오메탄올은 라이프사이클에서 이산화탄소(CO2) 배출량이 기존 천연가스 베이스 메탄올보다 70% 정도 적어 미쓰이물산이 2023년 시작할 이산화탄소 베이스 생산체제와 함께 저탄소화에 기여할 것으로 기대되고 있다.
바이오메탄올 생산체제는 미쓰이물산이 100% 출자한 Mitsui Energy Marketing Services(MEMS)가 바이오메탄을 구입한 다음 완전 자회사 MMTX가 Fairway Methanol에게 공급하면 Fairway Methanol이 위탁생산해 미쓰이물산이 판매하는 방식이다.
매스밸런스 방식으로 생산한 바이오매스 원료와 재생원료 등을 서플라이체인에서 관리‧유지함으로써 참여기업 모두가 ISCC+ 인증을 취득한 것으로 알려졌다.
천연가스 베이스 메탄올은 초산(Acetic Acid), 포르말린 등을 생산하는 미국 석유화학기업에게 거의 전량을 공급하고 있으나 기존 수요기업들이 바이오메탄올에도 관심을 나타냄에 따라 마케팅을 강화할 예정이다.
특히, RED로 휘발유 및 디젤 연료의 바이오 혼합률을 2030년까지 14% 끌어올려야 하는 유럽연합(EU) 수요가 상당할 것으로 기대하고 있다.
RED에 준거한 바이오연료로 판매하기 위해 ISCC EU도 취득했으며 이전부터 유럽에서 수송연료용으로 바이오에탄올(Bio-Ethanol)을 30만톤 공급하고 있어 바이오메탄올도 같은 판매망을 활용할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
사우디 이어 미국에서도 이산화탄소 베이스 생산
미쓰이물산의 메탄올 취급량은 150만톤으로 무역상 가운데 최대 수준에 달하고 있다.
다이셀(Daicel), 미츠비시(Mitsubishi)상사가 합작한 사우디 International Methaonl(IMC)에도 19.3% 출자해 Fairway Methanol의 전체 생산능력 130만톤 가운데 절반 정도를 IMC를 통해 판매하고 있다.
메탄올은 글로벌 수요가 꾸준히 증가하고 있으나 탄소중립 트레드와 함께 천연가스 생산 확대가 어려워지면서 원료 전환이 요구되고 있다. 
Fairway Methanol은 주변 생산설비 등에서 부생된 이산화탄소를 구매해 메탄올 13만톤 생산체제를 2023년 상반기까지 확립할 계획이다.
이산화탄소를 분리한 후 유효하게 이용하기 위한 CCU 프로젝트의 일환으로 경제성을 충분히 확보할 수 있으며 스코프3(서플라이체인에 포함된 외부기업 혹은 수요기업의 배출량) 온실가스(GHG) 배출량 감축에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
사우디 IMC는 2019년 이산화탄소를 원료로 메탄올을 생산한 바 있다.
미쓰이물산은 바이오메탄올 생산을 이산화탄소 활용의 뒤를 잇는 또다른 저탄소화 노력으로 주목하고 있으며 육상수송, 석유화학, 선박연료 등으로 공급처를 다원화함으로써 바이오 사업화 본격화할 방침이다.
도요엔지니어링, g-메탄올 프로세스 실용화
도요엔지니어링(Toyo Engineering)은 이산화탄소를 원료로 메탄올을 생산하는 g-메탄올 프로세스 실용화를 추진하고 있다.
g-메탄올은 반응기 MRF-리액터로 이산화탄소와 재생에너지 베이스 수소를 반응시키고 메탄올을 효율적으로 제조하는 기술이다. 기존 프로세스보다 이산화탄소 배출량을 대폭 줄일 수 있고 일산화탄소(CO)를 원료로 사용하는 기존 프로세스와 달리 발전소 등 배기가스에서 회수한 이산화탄소를 직접 원료로 투입 가능한 것이 특징이다.
도요엔지니어링이 독자 개발한 MRF-리액터는 효율적인 반응을 통해 촉매량을 최소화하고 촉매 교환작업의 에너지도 절감 가능한 것으로 알려졌다.
g-메탄올 기술은 현재 실용화 단계에 도달했고 앞으로 이산화탄소 코스트가 내려갈수록 실용화에 속도가 붙을 것으로 예상된다.
도요엔지니어링은 메탄올 플랜트 EPC(설계‧조달‧건설) 분야에서 풍부한 실적을 갖추고 있으며 g-메탄올 기술도 해외에서 10건 이상의 프로젝트를 추진하고 있다.
인디아에서는 화력발전소나 제철소의 배기가스를, 러시아에서는 화학 플랜트 배기가스를 사용하는 프로젝트를 진행하고 있으며 인도네시아에서는 바이오매스 및 바이오가스 사용 프로젝트와 관련된 사업 타당성 조사(FS)를 추진하고 있다.
이산화탄소 베이스 메탄올은 도요엔지니어링 외에도 일본 지구환경산업기술연구기구(RITE), JFE Steel이 고로 배기가스를 원료로 사용하는 프로세스를 개발하고 있고 아이슬란드 Carbon Recycle International과 스웨덴의 Liquid Wind도 사업화하고 있다.
아이슬란드-스웨덴 프로젝트는 지열발전과 풍력발전 베이스로 생산한 저가의 수소를 원료로 이용할 수 있다는 강점이 있다.
MGC, 2030년 이후 100만톤 상업화
MGC(Mitsubishi Gas Chemical)는 2024년까지 환경순환형 메탄올을 수만톤 상업화할 계획이다.
외부기업, 지방자치단체와 연계해 획득한 부생수소나 포집 이산화탄소를 활용하는 원료 입수량에 맞추어 소규모 플랜트로 실증실험을 진행하며 2030년까지 10만톤 체제를 상업화한 다음 2030년 이후 생산능력을 수십만톤에서 최대 100만톤으로 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
2022년에는 이산화탄소 베이스 메탄올 제조기술 라이선스 사업을, 2023년 이후에는 바이오매스 및 플래스틱 폐기물을 원료로 이용한 메탄올 제조기술 라이선스 사업을 시작할 계획이다.
이산화탄소 포집‧저장(CCS) 기술 확립에도 도전함으로써 2030년경 수십억엔의 수익을 올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.
MGC는 이산화탄소와 수소를 원료로 메탄올을 생산하는 실증 플랜트를 니가타(Niigata)에 건설해 2021년 8월부터 가동하고 있으며 국내외 관련기업, 지방자치단체 등과 산업횡단적으로 연계하며 메탄올 제조 라이선스 사업 및 가동 지원, 생산제품 거래 등 사업화를 준비하고 있다.
이산화탄소와 그린수소를 원료로 막 반응 분리기술을 활용해 제조하는 고효율 메탄올 생산체제를 확립하는 것을 목표로 설정하고 있으며 이산화탄소로부터 메탄올을 생산하는 기술은 다양한 관계자들로부터 관심을 모으며 조기 수익화가 기대되고 있다.
2024년까지의 1단계 기간에는 공장 부생수소나 포집 이산화탄소를 활용해 실증실험을 진행함으로써 선행사례를 창출하고 2025년 이후 2단계 기간에 재생에너지 베이스 수소로 10만톤을 상업화해 제조‧판매 사업으로 확립한 다음 2030년 이후 3단계 기간에 생산능력을 최대 100만톤으로 확대함으로써 석유화학 컴플렉스의 저탄소 및 탈탄소화를 지원할 방침이다.
EGR(가스 증진회수)은 수용성 염수에서 천연가스와 요소를 분리한 다음 천연가스에서 물을 분리해 발생한 이산화탄소를 염수와 함께 지하에 압입함으로써 가스를 2차 회수하는 작업을 추진한다.
MGC가 권리를 보유하고 있는 수용성 가스전의 저장량만으로 6000만톤은 확보할 수 있어 사회적인 면 뿐만 아니라 경제적으로도 기여 정도가 클 것으로 기대되고 있다.
이산화탄소 베이스 PC(Polycarbonate) 제조를 위해 이산화탄소 포집‧이용(CCUS) 기술도 개발하고 있다.
2020년 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 첨단연구 프로그램을 통한 DPC(Diphenyl Carbonate) 전구체인 DRC(Dialkyl Carbonate) 생성 프로세스 개발에서 목표했던 수준의 기초연구를 완료했으며 2028년까지 DPC 2000톤 상용화와 신용융중합법을 활용한 PC 600톤의 파일럿 생산 및 실용화 연구를 진행할 계획이다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)
