화학뉴스

일본이 이산화탄소(CO2) 분리‧포집기술 개발을 가속화하고 있다.
레조낙(Resonac), 일본제철(Nippon Steel)은 신규 흡착제 구조유연형 PCP(다공성 배위 고분자)를 개발해 2025년경 양산하고 압력변동흡착(PSA) 장치를 사용하는 프로세스로 2029년 오이타(Oita) 공장에서 하루 10톤급 파일럿 설비를 가동할 예정이다.
또 레조낙은 이산화탄소를 원료로 화학제품을 생산하는 실증설비를 2029년 가동하고 저농도 이산화탄소를 저에너지로 포집할 수 있는 혁신기술을 활용해 이산화탄소 포집‧저장‧활용(CCUS) 본격화에 나설 방침이다.
레조낙은 과거 에탄(Ethane), 에틸렌(Ethylene) 등 탄화수소 분리로 PCP를 개발한 경험이 있으며 이산화탄소 포집을 위해 일본제철과 신규 흡착제 개발에서 협력하고 있다.
PCP는 금속유기구조체(MOF)로도 불리며 금속과 유기화합물로 구성된 3차원 구조로 저농도 이산화탄소를 낮은 압력에서 포집‧탈착할 수 있다.
기존의 화학흡착 방식 아민법이나 극성을 이용하는 제올라이트(Zeolite)는 강력한 힘으로 이산화탄소를 흡착하나 탈착 시 상당한 에너지를 필요로 해 이산화탄소 농도가 낮을수록 포집‧농축에 많은 에너지가 필요하다는 단점이 있다.
하지만, PCP는 가장 약한 분자 간 힘으로만 이산화탄소에 작용하고 흡착 후 안정된 복합체를 형성하기 때문에 저압 흡착이 가능하고 이론상으로는 제올라이트의 절반 수준 에너지로도 탈착이 가능할 만큼 탈착 시 필요 에너지가 크지 않은 것으로 알려졌다.
화학공장에서 배출되는 가스 중 이산화탄소 농도는 10% 미만으로 낮고, 제철공장은 대부분 고로에서 고농도 이산화탄소를 배출하나 일부 저농도 이산화탄소를 배출하는 프로세스도 있어 효과적인 저농도 이산화탄소 처리가 요구되고 있다.
양사는 각각의 공정 특성에 맞는 PCP 개발을 추진하고 있으며 2024년경 기술 확립을 완료하고 2025년 양산이 가능할 것으로 판단하고 있다.
또 PCP를 PSA 장치에 충진시키는 프로세스를 개발해 2025년부터 벤치 스케일로, 2029년에는 파일럿 스케일로 검증할 예정이며 오이타에 소재한 레조낙 공장과 일본제철 제철소를 모두 활용하기로 했다.
레조낙은 포집한 이산화탄소로 화학제품 원료로 사용하기 위해 고농도로 농축한 이산화탄소를 가스 형태로 수송하는 기술을 함께 개발하고 있다.
상세한 생산 품목은 공개하지 않았으나 이산화탄소를 배출 직후에 원료로 활용하기 때문에 액화가 필요 없다는 점에서 우수한 에너지 및 코스트 절감 효과를 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다. (강)