MHI, 히메지 파일럿 플랜트 본격 가동 … 엑손모빌과 프로젝트 진행

이산화탄소(CO2) 포집·저장·활용(CCUS) 사업은 포집설비 단순화가 요구되고 있다.

일본 미츠비시중공업(MHI: Mitsubishi Heavy Industries)은 간사이전력(Kansai Electric)의 히메지(Himeji) 제2발전소에 이산화탄소를 포집하기 위한 파일럿 플랜트를 건설하고 2025년 5월부터 본격 가동하고 있다.
가스화력발전소에서 배출된 이산화탄소를 분리‧포집하는 프로세스를 최적화하기 위한 실증설비이며 화학흡수액 개량, 장치 구성 단순화를 시도하고 있다.

미츠비시중공업은 이산화탄소 포집 플랜트 분야에서 글로벌 점유율 70%를 장악하고 있으며 앞으로도 꾸준한 신기술 개발을 통해 경쟁력을 강화할 방침이다.
간사이전력과는 1990년대부터 이산화탄소 포집기술을 개발하며 에너지 절감 기능이 우수한 아민 흡수액 KS-1, 이산화탄소 포집 KM‧CDR 프로세스, 환경부하 및 코스트 감축에 기여하는 신형 흡수액 KS-21, 최첨단 이산화탄소 포집 프로세스 어드밴스드 KM‧CDR 프로세스를 공개한 바 있다.
상용 이산화탄소 포집 플랜트는 18개 건설했으며 대다수가 이산화탄소 포집량 400-500톤급으로 알려졌다. 요소 생산 확대용 9건과 포집량이 하루 4776톤에 달하는 세계 최대 원유증진회수(EOR) 플랜트 건설이 대표적이다.
FEED(기본설계), PDP(프로세스 디자인 패키지) 프로젝트도 9개 진행하고 있으며 사업화 타당성 조사(FS)까지 포함하면 상당한 수의 프로젝트를 추진하고 있는 것으로 평가된다. 특히, FEED 및 PDP 프로젝트 9개 중 8개는 시멘트, 발전소에서 배출된 이산화탄소를 지하에 매장하며 수천톤급부터 1만톤 이상까지 사업규모도 다양한 편이다.
최근 탈탄소 프로젝트가 정체 상태여서 9건에 대한 최종투자결정이 언제 내려질지 확신하기 어려우나 영국처럼 사회 전체가 이산화탄소 포집 코스트를 부담하는 제도를 설계하는 국가도 있기 때문에 일부는 곧 성과를 거둘 것으로 기대하고 있다. 9건 중 6건이 영국 프로젝트인 것으로 알려졌다.

여기에 수소‧암모니아(Ammonia) 투자 정체 속에서 에너지 전환을 위해 LNG(액화천연가스) 사업도 주목하고 있다.
앞으로 GTCC(Gas Turbine Combined Cycle) 수요가 증가하면서 LNG 설비와 이산화탄소 포집·저장(CCS) 설비를 함께 도입하는 프로젝트가 늘어날 것으로 기대되는 만큼 이미 글로벌 1위 영향력을 갖춘 GTCC 사업을 활용함으로써 CCS 분야에서도 경쟁력을 강화할 방침이다.
천연가스 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소는 농도가 4-5%로 석탄화력 발전소의 12-14%에 비해 낮은 편이다.

히메지 파일럿 플랜트는 가스터빈부터 이산화탄소 분리‧포집에 특화된 실증설비로 처리능력이 하루 5톤이며 실증용이기 때문에 탑 높이 약 20미터에 냉각탑 1기, 흡수탑 3기, 재생탑 2기로 구성돼 있다.
히메지 발전소의 1호기와 2호기에서 배출된 가스를 냉각탑에서 섭씨 35-40도로 냉각해 흡수탑 하부로 수송하며, 흡수탑 상부부터 산포된 아민액에 이산화탄소를 흡수시킨 다음 재생탑으로 옮기고 발전소에서 공급받은 증기로 아민액을 100-120도로 가열하는 방식으로 이산화탄소를 포집한다. 포집한 이산화탄소는 순도가 99.9%에 달하고 아민액은 흡수탑에서 다시 사용할 수 있는 것으로 알려졌다.
히메지 발전소는 6기의 발전기에서 1기당 하루 3800톤의 이산화탄소를 배출하고 있어 모두 포집하려면 실증설비의 4200배에 달하는 능력을 갖추어야 하기 때문에 앞으로 회수효율을 높이고 장치를 단순화하는 작업이 요구되고 있다.

실증 플랜트는 미츠비시중공업이 엑손모빌(ExxonMobil)과 함께 진행하고 있는 차세대 이산화탄소 포집기술을 실증하는 기지로도 활용한다.
미츠비시중공업의 이산화탄소 포집기술과 엑손모빌의 파이프라인 수송, 지하저장 기술을 조합해 다양한 분야에서 이산화타소를 포집하고 저장까지 일관된 CCS 프로젝트를 제안할 예정이다. (강윤화 책임기자)