화학제품, 태양광ㆍ물ㆍCO2로 생산
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Mitsubishi, 물 분해로 수소 제조 … 원료 경쟁력 향상에 친환경까지 일본에서 태양광, 물, 이산화탄소(CO2)를 이용해 화학제품을 생산하는 기술을 개발하고 있다.Mitsubishi Chemical Holdings는 광촉매를 사용해 물을 분해함으로써 효율적으로 수소를 발생시키는 프로세스를 통해 물과 태양광, 이산화탄소로부터 화학제품 및 연료를 제조하기 위한 R&D를 추진하고 있다.
광촉매를 통한 물 분해는 1970년대 이후 주로 티타니아(Titania)를 촉매로 사용해 자외광을 흡수ㆍ분해하는 연구가 이루어졌으나 에너지 변환효율이 낮아 실용화되지 못했다. 21세기 들어 가시광을 이용한 연구가 활발해짐에 따라 2002년에 도쿄대 Domen 교수가 질화칼륨에 미량의 산화아연(Zinc Oxide)을 혼합시킨 촉매를 개발해 활성을 100-1000배까지 상승시켰다. Mitsubishi Chemical은 질화칼륨을 공급하고, 문부과학성의 <혁신적 환경ㆍ에너지 촉매 개발> 프로젝트에도 참가하는 등 연구를 지속해왔다. 물 분해 프로세스는 2009년 설립된 TKI 주도로 Mitsubishi Chemical Holdings의 중장기 연구과제로 자리매김했으며, 현재는 도쿄대학과 Hokkaido대학을 비롯한 5개 대학 및 영국, 프랑스, 중국의 3개 대학과 공동으로 연구하고 있다. 연구 내용은 가시광 영역인 400-800나노미터 파장을 효과적으로 흡수하기 위해 질화칼륨에 첨가하는 금속을 선정하고 수소와 산소를 발생시키는 방법 등을 골자로 하고 있다. 장기적으로는 에너지 변환효율 10% 달성을 목표로 하고 있으나 국제유가가 100-200달러 대에 정착하면 5%도 가능할 것으로 예상되고 있다. Mitsubishi Chemical은 프로필렌(Propylene) 증산기술인 OCU(Olefin Conversion Unit)를 채용해 사업화하고 있으며, 이산화탄소를 원료로 이용한 메탄올 정제기술, 메탄올에서 DME(Dimethyl Ether)를 거쳐 프로필렌을 제조하는 기술, 부텐(Butene)에서 부타디엔(Butadiene)을 제조하는 기술 등 탄화수소화합물 변환기술도 개발하고 있다. 이산화탄소는 화학, 철강, 발전 플랜트 등에서 대량으로 얻고 있지만, 수소는 나프타(Naphtha)를 비롯한 탄화수소에서만 얻을 수 있어 물을 분해하는 수소 제조기술을 확립하면 각종 화학제품과 액체연료의 원료를 얻을 수 있고, 부가적으로 이산화탄소가 발생하지 않아 지속가능한 사회 실현에 공헌할 것으로 기대되고 있다. 표, 그래프: | 대규모 수소 플랜트와 화학제품 합성 플랜트 구성도 | <화학저널 2009/9/8> |
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