화학연-롯데케미칼, 수소에너지·자원선순환·CCU 분야 기술혁신 협업

국내 연구기관에서 개발한 수소에너지, 자원선순환, CCU(탄소포집활용) 분야 우수 기술이 기업에 이전돼 친환경 원천 기술 확보와 조기 사업화를 추진한다.

지난 19일 롯데케미칼(대표 김교현)과 한국화학연구원(원장 이미혜, 이하 화학연)은 롯데월드타워 76층에서, 탄소중립 도달을 위한 기술이전 및 공동연구 협약식을 열었다. 

협약 체결 분야는 ▲수소에너지(암모니아 기반 수소 생산 촉매), ▲자원선순환(폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정), ▲CCU(탄소포집활용, 복합개질 촉매 및 공정) 분야로 탄소중립 분야 기술혁신을 추진하기 위해 전문 인력이 투입되어, 올해부터 3년간 연구개발을 진행해 주요 성과를 도출한다는 계획이다.

수소에너지

화학연에 따르면 암모니아로부터 수소를 생산하기 위한 새로운 촉매를 개발한 채호정 박사 연구팀의 이 촉매는 기존 공정 대비 100℃ 가량 낮은 450℃에서 암모니아를 95% 이상의 높은 효율로 수소 전환이 가능하다. 이는 암모니아 기반 수소 생산 공정의 에너지 효율을 높이고, 수소 활용 기술의 응용성 확장과 경제성 향상에 기여할 수 있을 것으로 전망된다는 것이다.

국내 연간 수소 수요가 급격히 증대될 것으로 예측되는 상황에서 개발 기술을 활용해 해외 생산 그린 암모니아를 국내에 도입하고 수소로 전환할 수 있을 것으로 기대되며, 양사는 고성능 암모니아 개질 촉매의 상용화를 위한 촉매 공정 스케일업 기술을 공동 개발하고 있으며 향수 실증 공정에 적용할 계획이다.

‘암모니아 기반 수소생산 촉매 기술’은 전 세계적으로 연구개발 초기단계로, 경쟁력 있는 친환경 에너지원 확보와 암모니아 기반의 그린 수소 생태계 구축을 위해 반드시 필요한 기술 중 하나로 평가되고 있다.

자원선순환

포장용 완충제나 건축 단열재로 사용 후 폐기되는 폐폴리스타이렌 재활용 기술의 한계를 극복하기 위해, 폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정 기술을 개발한 황동원·윤광남·송인협 박사 연구팀은 기존 무촉매 방식의 열분해 공정과 달리 촉매 공정 기술을 적용함으로써 공정 온도를 100℃ 이상 낮출 수 있고, 연속적으로 재생 스타이렌 생산이 가능하기 때문에 공정비용을 획기적으로 저감 할 수 있게 했다.

저가이면서 독성이 없는 불균일계 촉매 기술이 적용돼 친환경적으로 폐폴리스타이렌을 해중합한다. 97% 이상 고순도 스타이렌을 간단한 분리 공정으로 80% 이상 수율로 연속 생산도 가능하며, 재활용이 어렵거나 복합재질이 폐폴리스타이렌 원료 활용으로 경제성 확보에도 유리하다.

양사는 폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정 원천 기술을 토대로 전남 여수에 구축 중인 '한국화학연구원 탄소중립실증센터'를 활용해 연 3천 톤급 실증 플랜트 기술을 공동으로 개발할 예정이다.

CCU(탄소포집활용) 분야

탄소중립 실현을 위해 중요한 기술 중의 하나인 이산화탄소 복합개질 기술을 개발한 전기원 박사 연구팀은 온실가스인 이산화탄소와 메탄을 개질하여 합성연료 또는 화학제품 원료로써 중요하게 사용되는 합성가스를 생산하기 위한 촉매와 공정을 개발했으며, 이를 롯데케미칼에 기술이전했다.

화학연은 국내 화학산업에서 발생하는 부생가스인 메탄과 이산화탄소를 화학제품의 원료로 사용할 수 있고, 유기성 폐기물의 혐기성 소화에 의해서 발생하는 바이오가스를 유용한 화학제품이나 합성연료로 전환할 수 있다고 설명한다. 

이를 통해 온실가스를 기존 대비 40% 이상 저감할 수 있는 경제적인 온실가스 저감 기술을 국내 화학산업계에 제공할 수 있을 것으로 기대한다는 것이다. 탄소 침적에 의해 촉매가 쉽게 비활성되는 문제가 있었던 기존 이산화탄소 개질 기술과 달리 찬소 침적에 저항성이 강해 촉매 수명이 장시간 지속될 수 있는 장점을 가지는 이러한 원천기술을 통해 양사는 더욱 실용성이 강화된 복합개질 촉매와 공정 기술을 추가 개발할 예정이다.

한국화학연구원 이미혜 원장은 "민간 주도 혁신성장의 대표적인 사례로써, 앞으로 우리나라가 탄소중립 관련 산업에서 우수한 경쟁력을 확보할 수 있는 좋은 사례가 될 수 있을 것'이라고 밝혔다.

롯데케미칼 김교현 대효이사 부회장은 "롯데케미칼의 사업역량과 미래 투자 안정성이 한국화학연구원의 연구기술개발과 결합한다면 탄소중립성장 달성을 위한 미래 기반 조성이 더욱 가속화될 것”이라고 말했다.

한편, 이번 협약은 롯데케미칼이 지난 5월 발표한 '2030 비전-탄소감축성장'을 위한 원천 기술 확보와 조기 사업화를 위해 본격 가동한 'LINK(LOTTE Innovation Network) 프로젝트'의 일환이라고 밝혔다.

LINK 프로젝트는 지난 1월에 KAIST와 ‘탄소중립연구센터’를 설립해 탄소중립사회 실현 및 폐플라스틱 문제 해결 위한 5건의 연구 개발을 진행 중에 있다. 리튬메탈 음극재 및 고체 전해질 개발 스타트업 '소일렉트(SOELECT)'사와는 고체전해질 및 코팅분리막 기술을 개발 중에 있다. 

포인트경제 심성필 기자