재생 수소 이용 CO2를 메탄올로 재순환

전문가 제언

○ 본문은 재생수소로 이산화탄소를 환원시켜 액체 연료로 메탄올을 얻는 공정을 에너지 수지를 중심으로 분석한 것이다. 메탄올의 한 구성 성분인 탄소는 석탄 연소에서 얻는다. 이 때 메탄올 합성 원료로 농축된 CO2를 얻기 위하여 순순 산소를 산화제로 써야 하고 따라서 에너지 집약적인 공기 분리 공장이 필요한 에너지 페널티가 있다. 수소는 재생에너지를 이용한 물의 전기분해로 얻는다. 그러나 전환 메탄올은 상대적으로 소량이며 다량으로 재생전력이 필요하기 때문에 대량 발생하는 이산화탄소의 완전한 해결책이 못됨은 본문도 인정하고 있다.

○ 아울러 이 공정은 공기분리 공장의 전기와 합성가스 압축 동력도 재생에너지여야 전 공정이 완전히 탄소 중립적이 된다. 단 산소-석탄 연소는 탄소를 얻기 위한 불가피한 화석연료 이용으로 본다. 그러나 이렇게 생산된 메탄올이 연료로 연소한 후 대기 중으로 배출되는 탄소는 석탄이 근원임으로 화석 탄소임은 불가피하다.

○ 공정 중 산소-석탄 연소 공정을 바이오매스의 산소 가스화로 바꾸어 합성가스를 얻는다면 원료로부터 메탄올 제품까지 완전히 탄소 중립적이 된다. 이 때 수증기도 바이오매스 등의 연소로 얻어야 한다. 이 연소 공정에서 나오는 온실 가스는 화석연료 연소에서 생기는 온실가스와 달리 바이오매스가 공기 중 이산화탄소가 식물의 광합성을 통해 바이오매스를 형성한 것임으로 대기 중 온실가스 배출로 계산하지 않는다. 자연계에서 탄소의 순환으로 간주될 뿐이다.

○ 위에서 말한 바이오매스의 가스화로 탄소를 얻는 방법은 본문의 산소-석탄 연소보다 환경적 및 에너지 경제적으로 몇 가지 장점이 있다. 가스화에서 나오는 합성가스인 CO와 H2의 혼합물은 본문의 CO2와 H2에 비하여 더 활성이 높기 때문에 반응이 더 쉽다. 이 합성가스로 메탄올 합성은 물이 생기지 않음으로 수소가 절약된다. 본문의 공정에서는 이 물을 전기분해조로 재순환된다지만 외부에서 보충수를 주입하는 것이 더 경제적이다. 아울러 부반응으로 형성된 수분만 제거하면 되기 때문에 증류에너지를 대폭 절약할 수 있다.

저자

Alberto Boretti

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2013

권(호)

38()

잡지명

International Journal of Hydrogen Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

1806~1812

분석자

김*설

분석물

• 재생 수소 이용 CO2를 메탄올로 재순환.pdf [289,159 byte]

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