쇼와덴코, 100% 폐플래스틱 베이스로 … MCI, 탈탄소 크래커 실증

암모니아(Ammonia)는 원료 다양화가 본격화되고 있다.
일본 쇼와덴코(Showa Denko)는 가와사키(Kawasaki) 사업장의 암모니아 12만톤 플랜트의 원료로 수소를 사용하고 있는 가운데 1931년 창업 당시부터 사용하고 있는 수전해공법 뿐만 아니라 코크스로 가스, 나프타(Naphtha), 인근 정유공장의 오프가스 등을 적극 활용하고 있다.
2002년 도시가스로 전환한 후 LNG(액화천연가스) 가격 변동에 따른 경쟁력 약화를 회피하기 위해 원료 다양화의 일환으로 CR(Chemical Recycle) 플랜트 KPR(Kawasaki Plastic Recycle)을 통해 가스를 조달하고 있다. KPR에서는 폐플래스틱을 파쇄한 다음 섭씨 600-800도 저온 가스로와 1400도의 고온 가스로 등 2단계에 걸쳐 부분 산화시키고 수소와 일산화탄소(CO)로 이루어진 합성가스로 개질하고 있다.
최근에는 암모니아용 수소 원료로 도시가스와 폐플래스틱을 절반씩 사용하며 폐플래스틱은 일반가정에서 배출되는 용기포장 리사이클에 준거한 플래스틱을 10%(약 6만톤) 정도 처리하고 있는 것으로 알려졌다.
쇼와덴코는 가스로의 처리여력이 충분하다는 판단 아래 2022년 봄부터 시행된 플래스틱 자원순환 촉진법에 맞추어 12만톤 의 폐플래스틱을 수집한다면 도시가스를 사용하지 않는 100% 폐플래스틱 베이스 암모니아 생산을 실현할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
요코하마시(Yokohama) 등 인근 대도시가 플래스틱 가공제품 회수에 나서는 시기를 주시하고 있으며 이르면 2025년경 100% 달성이 가능할 것으로 판단하고 있다.
암모니아는 일본 청정연료암모니아(CFAA) 등이 청정제품 정의안을 설정하는 등 아직까지는 그린 암모니아와 블루 암모니아를 명확히 구분할 기준이 존재하지 않는 것으로 알려졌다.
닛산케미칼(Nissan Chemical)은 후지(Fuji) 공장에서 암모니아 10만톤을 생산하고 있다.
암모니아계 생산제품 가운데 최대 매출을 달성해온 멜라민은 최근 공급과잉이 심화돼 채산성 문제로 가동을 중단했으나 요소나 이산화탄소(CO2)를 포집해 액화탄산가스로 전환하는 방식으로 수익성 개선이 가능할 것으로 기대하고 있다.
멜라민 외에 요소 유도제품인 애드블루, 반도체용 고순도제품 등은 수요가 꾸준하기 때문에 다운스트림 사업을 강화하고 있다.
에틸렌(Ethylene) 크래커의 탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소 배출량 가운데 절반 이상을 차지하는 NCC(Naphtha Cracking Center)를 정비하는 석유화학기업도 등장하고 있다.
일본 정부의 그린이노베이션기금을 통해 연료의 주원료로 사용됐던 메탄(Methane)을 암모니아로 전환함으로써 연소할 때 발생하는 이산화탄소 배출량을 제로에 가깝게 줄였으며, 2021-2030년 미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)을 중심으로 마루젠석유화학(Maruzen Petrochemical), 도요엔지니어링(Toyo Engineering) 등이 참여해 개발을 진행한다.
2026년까지 진행하는 1단계 프로젝트에서 미쓰이케미칼의 오사카(Osaka) 공장에 1만톤급 시험용 NCC를 설치하고 2단계인 2027-2030년에는 미쓰이케미칼 오사카 공장과 마루젠석유화학 치바(Chiba) 공장에 수만톤급 실증 크래커를 도입해 성능을 확인할 계획이다.
암모니아는 질소를 함유하고 있어 연소할 때 질소산화물(NOx)을 저감하거나 메탄보다 늦은 연소 속도에 대응할 수 있는 버너를 개발하는 과정이 필요할 것으로 판단된다.
미쓰이케미칼은 2030년까지 최소한 1개의 크래커를 암모니아 전소로로 전환하는 것을 목표로 기술 개발을 서두르고 있다. (강윤화 책임기자)