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바이오매스에서 액체 연료 제조 Fischer--Tropsch 촉매

전문가 제언: ○ 석유 이외의 원료에서 액체연료를 제조하기 위해 천연가스를 원료로 하는 GTL(Gas-To-Liquid), 석탄을 원료로 하는 CTL(Coal-To-L;iquid), 바이오매스를 원료로 하는 BTL(Biomass-To-Liquid) 프로세스가 여러 나라에서 개발되고 있다. BTL 프로세스는 바이오매스에서 깨끗한 탄소중립 디젤을 생산하는 유력한 방법의 하나로서 열화학적인 처리를 통하여 바이오매스에서 합성연료를 제조한다. 바이오매스의 가스화로 생성된 합성가스는 정제 후에 Fischer-Tropsch 프로세스에서 장쇄의 탄화수소(왁스)로 변환시키고 이 왁스를 수첨 분해하여 고품질의 디젤을 얻는다.

○ Fischer-Tropsch 프로세스에 의한 액체 연료는 디젤 엔진에 적합한 연소 특성을 가지면서 유황이 포함되지 않고 배출가스 중의 PM(입자상 물질)이 약 50%, HC(탄화수소) 및 CO(일산화탄소)가 약 20% 저감되는 이점이 있다. 또한 천연가스뿐만 아니라 자원이 풍부한 석탄이나 바이오매스로부터도 제조가 가능하여 에너지 안보 면에서도 디젤을 대신하는 유망한 대체 연료로 간주되고 있다. 그러나 아직도 기술적인 면, 인프라, 막대한 투자비 그리고 경제성 등의 문제로 실용화에는 시간이 걸릴 것으로 예상된다.

○ 본고는 BTL 프로세스의 Fischer-Tropsch 합성에 사용되는 코발트와 철계 촉매에 대한 사용 역사와 현재까지의 개발 내용을 개관하고 상호 비교한 것으로, 코발트계 촉매는 고 전환율 수준에서는 철계 촉매보다 생산성이 높으나 중간 수준의 전환율에서는 두 촉매의 생산성은 거의 비슷하므로 합성가스의 순도가 높으면 코발트계 촉매를 선택하되 경제적인 면(촉매 가격)도 고려할 것을 권장하고 있다.

○ 국내에서도 2010년 까지 바이오부탄올, 합성액체연료(BTL)、천연가스 하이드레이트(NGH）등 바이오연료 기술 개발 계획을 수립 추진 중에 있다. 본고는 BTL 제조에 관한 촉매 자료가 다수 포함되어 있어 촉매 연구에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.

저자: Eric van Steen, Michael Claeys
자료유형: 학술정보