MCH, MCC 포함 5사와 연구 … 광촉매·수소분리막․합성촉매 중심
화학뉴스 2015.09.02
일본에서 물과 CO2에서 화학제품을 제조하는 연구의 프로세스의 확립을 목표로 하는 <인공 광합성 프로젝트>가 추진되고 있다.
태양에너지로 물에서 수소를 만드는 광촉매는 실용화를 상정한 혼합형 광촉매 시트를 통해 에너지 변환효율 10%에 도전하고, 수소와 CO2를 원료로 화학제품을 합성 하는 촉매는 2년 동안 소형 파일럿으로 프로세스를 확립할 예정이다. 프로젝트는 태양광발전으로 생성한 전기로 물을 전기분해하는 기술을 확립해 누구나 따라하지 못하는 100% 솔라 수소기술에 도전함으로써 새로운 글로벌 산업을 창출하는데 주력하고 있다. ![]() 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 2012년 시작한 인공 광합성 프로젝트는 물 분해로 제조한 수소와 폐 CO2를 원료로 에틸렌(Ethylene) 및 프로필렌(Propylene) 등 기초화학제품을 제조하는 프로세스의 확립을 목표로 하고 있다. Mitsubishi Chemical(MCH), Mitsui Chemicals(MCC) 등 5사가 설립한 <인공 광합성 프로세스 기술연구조합(ARPChem)>이 광촉매, 수소분리막, 올레핀(Olefin) 합성촉매 등 3개의 주제에 따라 대학 및 산업기술종합연구소와 공동연구를 추진하고 있다. 광촉매는 2014년에 세계 최고 수준의 변환효율 2.2%를 달성한 바 있다. 수소발생용 광촉매를 세로로 배치한 수치이나 앞으로는 광촉매 모듈의 실용화를 위해 혼합형 광촉매 시트 <2단계 단일 광촉매 시트>를 활용해 최종목표 10%를 달성할 계획이다. 1장의 시트 위에 수소 발생용 광촉매와 탄소 발생용 광촉매를 점 상태로 배치함으로써 면적을 크게하는 것이 용이하며, <Roll to Roll> 프로세스에도 대응 가능할 것으로 예상된다. 변환효율은 당초 0.7%에 불과했으나 현재는 5%까지도 실현 가능할 것으로 파악되고 있으며, 2015년 안에 3% 달성을 목표로 하고 있다. 물 분해로 발생하는 수소와 탄소를 안정적이고 효율적으로 분리하는 분리막 개발도 프로젝트의 핵심 가운데 하나로, 제올라이트(Zeolite) 및 실리카(Silica), 탄소소재 등을 사용해 연구를 추진하고 있으며 수소의 투과성은 막 성능의 척도인 1㎡ 당 200cc/초 이상을 클리어 하는 소재를 몇 개 발견한 것으로 알려졌다. 올레핀 합성촉매 프로세스의 연구개발 기간은 2016년까지 5년 동안이다. 소형 파일럿 프로세스는 MCH가 JGC와 공동 개발한 <DTP 프로세스> 등 기반 기술을 보유하고 있기 때문에 앞으로 2년 안에 충분히 확립할 수 있을 것으로 예상되고 있다. MCH 사업장에 파일럿 설비를 건설해 대형설비를 마련하기 위한 핵심기술의 실증시험을 추진할 예정이다. 물과 CO2를 활용한 인공광합성은 이산화탄소 배출을 절감하는 효과 뿐만 아니라 나프타(Naphtha) 기반의 올레핀에 비해 제조코스트를 3분의 2 가량 절약할 수 있다. 상용 플랜트의 가동은 2030년 경이 될 것으로 예상되나 일본 화학산업이 글로벌 전개를 가속화하는데 강력한 무기가 될 것으로 기대되고 있다. <화학저널 2015/09/02> |
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