LNG 냉열 이용 ‘CO2 동결포집 기술’ 개발…획기적 에너지 절감 기대

▲CO2 동결포집기술별 에너지 소요량 비교.(출처 = SES사)

[에너지경제신문 김연숙 기자] 액화천연가스(LNG) 냉열을 이용한 ‘CO2 동결포집 기술(CCC)’이 효과적인 CO2 처리는 물론 탁월한 에너지 절약 효과까지 거둘 수 있는 것으로 나타나 상용화 가능성에 관심이 모아지고 있다.

한국해양대 윤상국 교수팀과 HKC 기업부설 기술연구소는 최근 냉동기나 LNG 냉열을 이용해 배기가스 중 CO2를 동결, 이를 소용기에 포집·운송한 후 통합 액화플랜트에서 액화처리 하는 ‘CO2 동결포집 기술’ 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.

이는 배기가스 중 기체상태의 CO2를 -162℃의 LNG 냉열을 이용해 고체로 포집한 후 이를 용기에 저장·운송해 액화시키는 방식으로, CO2 포집과 액화플랜트가 분리된 기술이다.

연구팀에 따르면 이번에 개발에 성공한 기술은 고체 CO2의 승화열만을 이용해 액화가 가능하기 때문에 암모니아 냉동기가 필요 없어 ‘에너지 절약형 액화기술’로 평가된다. 특히 CO2 승화에너지를 이용해 압축된 CO2 기체를 다시 액화하는 방식의 새로운 CO2 공정으로 주목된다.

이번 동결포집 공정의 CO2 포집 및 액화공정 방식은 소요 에너지가 크게 절약된다는 점이 가장 큰 장점이라는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 미국 Chart Co. 및 SES사가 분석한 습식 등 타 방식 대비 CO2 동결포집 기술의 에너지 소요량 비교 결과 액체질소를 사용하는 동결포집 기술 방식이 약 50%의 에너지 절감효과를 보였다고 밝혔다.

또한 탄소 포집과 액화공정이 분리되는 이번 기술은 CO2 포집을 위해 별도의 액화플랜트를 건설할 필요가 없어 설치 공간 문제 및 초기 투자비용 측면에서 비교적 자유롭다.

이로 인해 발전소와 같은 대규모 탄소배출 공정에만 주로 적용되는 기존 CO2 포집기술의 한계를 극복할 수 있을 것으로 평가된다. 즉, 냉동기의 용량을 다양하게 조절할 수 있어 다양한 중소규모 탄소배출 산업체에서도 비교적 용이하게 CO2를 포집하게 되는 범용성을 제공한다는 의미다.

이에 따라 이번에 개발된 CCS 기술을 LNG 선박에 적용할 경우 선박에서 LNG 냉열을 이용해 CO2를 대기압 상태로 고체화하고, 항구에서 CO2가 포집된 용기를 교체할 수 있게 된다. 이때 CO2가 포집된 용기는 별도로 운송해 육상에서 액화처리 가능하기 때문에 매우 효과적인 CO2 처리 방법이 되는 것으로 평가된다.

기존 방식의 CO2 포집·저장의 경우 선박의 제한된 공간 내에 CO2 포집장치와 액화장치를 모두 가설해야 하고, 액화된 CO2는 최소 10~23bar의 고압으로 유지해야 하는 등 복잡한 처리과정을 거쳐야 한다는 지적이다.

연구팀 관계자는 "LNG 냉열 혹은 냉동기를 이용한 이번 CCC 기술은 안타깝게도 정부가 육성하는 197개 CCS 핵심기술 로드맵에 포함되지 않아 앞으로 몇 년간은 탄소중립에 기여할 수 없는 상황"이라며 "보다 개방적이고 폭 넓은, 지속적인 수요조사 등을 통해 새롭게 개발되는 기술들이 빠른 시일 내에 정부가 목표로 하는 탄소중립 정책에 기여할 수 있게 되기를 기대한다"고 말했다.

한편 국내외 CO2 포집·저장 기술은 습식법, 건식법, 멤브레인법, 프라즈마법 등이 적용, 혹은 개발 중이며 대표적인 적용 기술로 습식법이 본격 적용되고 있는 것으로 알려졌다.
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