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"강원 옥계 청정 환경 지키죠"···CO₂ 포집 플랜트 '가동'

[현장]KCRC, 4일 한라시멘트 내 ‘이산화탄소 포집 분리막 실증플랜트’ 준공식
폴리이미드 기반 2000m³/hr 규모 포집 실증
4일 한라시멘트 옥계공장에서 '이산화탄소 포집 분리막 실증플랜트' 준공식이 개최됐다. <사진 = 홍성택 기자>4일 한라시멘트 옥계공장에서 '이산화탄소 포집 분리막 실증플랜트' 준공식이 개최됐다. <사진 = 홍성택 기자>

#1. 40m(W) x 3m(D) x 6m(H) 규모의 플랜트(공장·생산 설비)가 사람들의 시선을 사로잡는다. 웅장함을 뽐내는 이 설비는 공정 과정에서 생산되는 이산화탄소(CO₂)를 포집한다. 지구 온난화에 따른 국가별 이산화탄소를 감축시키기 위한 노력의 일환으로 개발됐다.
 
#2. 이 설비는 필름 형태의 막을 사용하는 '분리막' 방식으로 이산화탄소를 포집시킨다. 이산화탄소 포집 농도는 90%이상, 회수율은 85% 이상에 달한다. 세계 최고 수준의 높은 회수농도와 회수율을 자랑한다.
 
지구온난화에 따른 기후변화가 환경 이슈로 떠오르며 전 세계적으로 온실가스 저감을 위해 다양한 노력을 펼치고 있다. 그 중 이산화탄소 감축 문제는 국가별 핵심 의제로 설정돼 이에 따른 연구가 활발히 진행 중이다.
 
이산화탄소 포집기술은 기후변화 최대 대응책으로 부각되고 있다. 배기가스에서 CO₂를 분리하는 포집기술은 흡수제의 형태에 따라 액체를 사용하는 '습식', 고체를 사용하는 '건식', 필름 형태의 막을 사용하는 '분리막' 방식으로 나뉜다.
 
한국도 이러한 세계 흐름에 발맞추고자 이산화탄소 포집 기술에 대한 실증을 이어오고 있다. KCRC(한국이산화탄소포집및처리연구개발센터, 센터장 박상도)는 에어레인(대표 하성용), 한라시멘트(대표 이훈범)와 협업을 통해 약 4개월간에 걸쳐 강릉 한라시멘트 옥계공장 3호기 내에 '이산화탄소 포집 실증 분리막 플랜트'를 건립하고, 4일 준공식을 개최했다.
 
이번 준공에 사용된 '분리막 포집 실증 기술'은 과학기술정보통신부가 추진하는 'Korea CCS 2020' 사업에 따른 것으로 2015년 12월부터 2020년 5월까지 총연구비 54억 8100만원이 투입되는 사업이다.
 
연구책임자를 맡은 하성용 에어레인 대표는 "설비 실증에 앞서 현장 테스트를 17년도부터 시작해 18년도에 옥계공장에서 2개월간 파일럿을 돌려 그 데이터를 가지고 다시 시뮬레이션하는 등 많은 시험기간을 거쳤다"며 "한라시멘트에서 많이 도와주고 여러 도움을 받아 실증 플랜트를 구축할 수 있었다"고 말했다.
 
박상도 KCRC 센터장은 "에어레인이 가지고 있는 기술력은 당장 현장에서 쓰일 수 있을 만큼의 수준이다"라면서 "이런 기술들이 널리 쓰일 수 있도록 KCRC에서도 심혈을 기울일 것"이라고 언급했다.

◆ 폴리이미드 분리막 통한 CO₂ 제거…기존 기술 대비 5~10배 성능

이산화탄소 포집 분리막 실증 플랜트의 모습. <사진 = 홍성택 기자>이산화탄소 포집 분리막 실증 플랜트의 모습. <사진 = 홍성택 기자>

준공된 설비는 폴리이미드(Polyimide) 분리막 4, 6인치 모듈을 활용해 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있다. 포집 농도는 90% 이상, 회수율은 85% 이상, 배기가스 처리 용량은 2000m³/hr 이다. 폴리이미드 소재의 우수한 열적, 화학적 안정성을 이용한 결과다.
 
이는 기존 상용 고분자(PS, PES, PEI) 대비 5~10배의 이산화탄소 투과도를 자랑하고 국내 뿐 아니라 국외 설비대비 우수한 성능을 보유하고 있다. 연구진은 분리막 포집 기술 개발을 연구진은 7년간의 연구 개발을 통해 사업화에 성공했다.

준공된 설비를 통해 연구진은 올해 말까지 분리막 공정 2000시간 이상을 실증할 예정이다. 실증항목은 포집 농도와 회수율에 따른 분리막 성능과 시멘트 배가스 분리막 내구성이다.
 
하성용 에어레인 대표는 "이 과제를 시작하기 이전부터 폴리이미드 소재 합성에 대한 개발이 먼저 이뤄지고 KCRC 과제에 참여하면서 연구 시뮬레이션을 통해 실증 플랜트 건설까지 오게 됐다"고 말했다.
 
황용선 한라시멘트 실장은 "우수한 기술을 받아 옥계공장 내에 설치하게 돼 영광으로 생각한다" 면서 "온실가스 감축이라는 목표를 가지고 공정을 돌릴 수 있도록 한라시멘트에서도 계속해서 노력할 것"이라고 강조했다.
 
박상도 KCRC 센터장은 "이번 이산화탄소 포집 분리막 실증 플랜트 준공을 통해 세계 최고 수준의 이산화탄소 포집연구를 증명한 것"이라면서 "앞으로도 온실가스 감축을 위한 이산화탄소 포집 연구와 더불어 신기술 개발에 최선의 노력을 기울이겠다"고 포부를 밝혔다.
 
한편, KCRC는 지난 5월 서부발전 태안발전본부에 '이산화탄소 포집 및 전환(CCU) 실증 플랜트'를 준공하는 등 온실가스 감축을 위해 다양한 노력을 시행해 오고 있다.
 
이산화탄소 포집 분리막 실증 플랜트의 준공식 행사 모습. 진행경과 및 목표를 설명했다. <사진 = 홍성택 기자>이산화탄소 포집 분리막 실증 플랜트의 준공식 행사 모습. 진행경과 및 목표를 설명했다. <사진 = 홍성택 기자>

하성용 에어레인 대표가 분리막 포집 기술에 대해 설명하고 있다. <사진 = 홍성택 기자>하성용 에어레인 대표가 분리막 포집 기술에 대해 설명하고 있다. <사진 = 홍성택 기자>

이산화탄소 포집 분리막 실증 설비의 내부 모습. <사진 = 홍성택 기자>이산화탄소 포집 분리막 실증 설비의 내부 모습. <사진 = 홍성택 기자>

 
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