▲ ▲(주)덕양에너젠 여수공장에 설치된 수소PSA. ▲(주)덕양에너젠 여수공장에 설치된 수소PSA

부생가스에서 수소를 고순도로 더 많이 회수할 수 있는 생산공정이 국내기술로 첫 상용화에 성공했다.

한국에너지기술연구원(황주호 원장)은 석유화학 등 다양한 공정에서 부수적으로 발생하는 혼합가스를 원료로 99.9999%의 고순도 수소를 생산하는 수소PSA(흡착분리법) 공정을 개발해 상용 플랜트 실증에 성공했다고 지난 9일 밝혔다.

에너지기술연구원 조순행 박사 연구팀이 주관을 맡고 (주)제이오가 참여해 개발한 이번 수소 PSA 공정에는 총 사업비 9억3,000만원이 투입됐다.

조순행 박사팀은 고순도 수소 생산을 위해 불순물인 일산화탄소를 선택적으로 제거하는 새로운 흡착제를 개발하고 공정에 적용했으며 최적화된 공정 설계기술을 통해 수소 회수율 80% 이상, 고생산성(290 Nm3/m3.h) 등 고순도 수소 생산 기술을 확보했다. 또한 기존 외국기술로 설치된 PSA공정 보다 더많은 원료가스를 처리할 수 있으며 흡착제의 생산성이 높아짐에 따라 흡착탑 등 장치의 부피도 작아져 설치비는 수입에 비해 30~40% 절감이 가능하다.

이번에 개발된 수소 PSA 플랜트는 전라남도 여수공단에 위치한 (주)덕양에너젠에 설치됐으며 인근 에틸렌 공장에서 제품 생산 중에 부수적으로 배출되는 혼합가스를 원료로 시간당 최대 5,000 N㎥를 처리할 수 있다.

연구책임자인 조순행 박사는 “이번에 설치한 규모로 국내 석유화학 공정 등 10곳에 적용한다면 연간 약 150억원의 에너지소비 비용을 절감할 수 있고 해외시장의 충분한 수요를 고려하면, 연간 약 500억원의 수입대체 및 수출효과를 얻을 수 있다”고 밝혔다.

한편 현재 고순도 수소는 반도체 및 석유화학제품, 폴리실리콘, 연료전지의 연료 등 첨단 산업분야에서 활용되고 있다. 미량의 일산화탄소가 남아있을 경우, 연료전지의 수명 단축, 촉매반응기의 성능 저하, 반도체공정 원료의 품질저하를 초래할 수 있어 5N이상의 초고순도 수소에 대한 수요는 크게 증가하고 있다. 초고순도 수소 생산을 위한 수소 PSA는 미국, 독일, 일본 등에서 상용화돼 운용되고 있으며 그간 우리나라는 이들 국가의 수입기술에 의존해 왔다.