도시바에너지, 2026년 상업화 목표 … 2030년 2만톤급 공급

일본이 이산화탄소(CO2) 전해를 본격화한다.
도시바에너지(Toshiba Energy Systems & Solutions)는 2026년 상업화를 목표로 이산화탄소 전해장치를 개발하고 있으며 2030년에는 전해능력 2만톤급 대형장치를 공급할 계획이다.
이산화탄소 전해장치는 이산화탄소를 일산화탄소(CO)로 전환한 후 일산화탄소를 청정수소와 반응시킴으로써 탄소중립형 액체 연료나 화학제품을 생산할 수 있는 것으로 알려졌다.
도시바에너지는 지속가능 항공연료(SAF) 생산도 준비하고 있으며 이산화탄소 전해장치를 SAF 프로젝트에 접목하는 방안을 검토하고 있다.
재생에너지를 활용해 이산화탄소를 자원으로 전환하는 이산화탄소 포집‧이용(CCU) 프로세스는 화석연료 의존에서 탈피할 수 있는 유효한 방법으로 주목받고 있다.
현재 CCU 기술 중 이산화탄소 분리‧포집기술, 일산화탄소와 수소를 반응시키는 FT(Fischer-Tropsch) 합성기술 등이 실용화 단계에 있으나 이산화탄소 자원화 사이클을 완성하기 위해 실용적인 일산화탄소 제조기술 개발이 요구되고 있다.
도시바에너지는 삼상계면제어 촉매 기술을 활용해 상온상압에 가까운 조건에서 물에 녹기 힘든 이산화탄소를 일산화탄소로 직접 전해하는 장치를 개발했으며 전해속도를 세계 최고수준으로 높이는데 성공했다.
이산화탄소를 일산화탄소로 환원하는 기술은 여러 종류가 주목되나 도시바에너지의 전해기술은 고온 환경을 필요로 하지 않아 안전할 뿐만 아니라 저가의 재생에너지를 얻을 수 있어 높은 경쟁력이 기대되고 있다.
도시바에너지는 관련기업 5사와 함께 일본 환경성의 이산화탄소 자원화 사업에 참여하며 이산화탄소 포집, 이산화탄소 전해, FT 합성을 통한 SAF 제조 등 다양한 프로세스 개발을 검토하고 있으며 이산화탄소 약 3만4000톤으로 니트 SAF 1만킬로리터(약 8000톤 및 하루 170배럴 수준)를 생산할 수 있고, 기존 제트연료보다 이산화탄소 배출량을 약 80% 감축 가능하다는 결과를 얻었다.
도시바에너지는 환경성 프로젝트에서 얻은 성과와 기존의 고체 고분자 연료전지 사업을 통해 축적한 전해 셀 및 스택 적층화 기술을 응용해 이산화탄소 전해장치 상용화를 추진하고 있으며 프로토 타입을 2024년 6월 완성해 2025년 3월경 실증실험에 착수할 예정이다.
이후 2026년 이산화탄소 전해능력 150톤(니트 SAF 생산량 약 1배럴) 장치, 2028년 해외 공급용으로 이산화탄소 1500톤급 장치를 상용화하고 2030년에는 이산화탄소 2만톤(니트 SAF 100배럴) 수준의 대형장치를 상업화하는 것을 목표로 하고 있다.
중소 장치는 화학 플랜트용으로 제안하고 대형 장치는 SAF 등 합성연료 생산설비용으로 수주할 계획이며 모듈 방식으로 표준화해 2만톤급 모듈을 10개 연결하는 방식으로 20만톤까지도 전해할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이를 위해 2023년 에네오스(Eneos), 코스모에너지(Cosmo Energy)와 각각 이산화탄소 전해기술을 이용한 합성연료 생산 프로젝트에 합의한 것으로 알려졌다.
SAF는 2050년 글로벌 시장이 생산량 기준 3억8000만톤(약 4억8000만킬로리터)에 달할 것으로 예상된다.
바이오매스 베이스와 이산화탄소 베이스가 절반씩 차지하고, 특히 원료 부존량에 제약이 적은 이산화탄소 베이스 SAF 시장이 2030년대 후반부터 급성장할 것으로 기대된다. (강윤화 책임기자)