메탄의 건식개질과 DME 직접합성을 통한 CO2 이용에 대한 기술 및 환경 평가

전문가 제언

○ 종래의 디메틸에테르(DME: dimethyl ether) 제법은 메탄의 수증기개질에 의해 생산한 합성가스로부터 메탄올을 합성한 다음, 메탄올의 탈수반응에 의해 DME를 생산하는 2단계 공정이다. 그러나 합성가스로부터 메탄올을 경유하지 않고 직접 DME를 생산하는 기술이 개발되어 일부 상용화 되었다. 여기서 합성가스는 메탄의 수증기개질 대신 건식개질(CH4 + CO2 = 2CO + 2H2)에 의해 생산할 수 있다. CO2 이용이 온실가스 저감 전략으로 연구되고 있는바, 이 메탄의 건식개질과 DME 직접합성 방안은 CO2 포집 및 저장 대안으로 주목되고 있다.

 

○ 이 연구는 위와 같은 CO2 이용방안(CCU)에 대하여 Aspen+ 모델링과 하이브리드 전과정평가(LCA) 기법을 이용하여 기술-환경 평가를 한 것이다. 평가방법으로는 종래의 메탄올 전환에 의해 DME를 생산하지만 CO2를 포집, 저장하는 경우(CCS) 및 CO2 포집이 없는 경우(비교기준)를 비교하였다.

 

○ 연구 결과 1 kg의 DME 생산을 위해 1.76 kg의 CO2가 사용되지만 1.60 kg의 CO2가 배출된다. 즉, 공정에서 사용된 CO2 대부분이 다시 배출된다. 배출되는 CO2의 60% 이상이 DME 합성반응에서 생성되므로 이 배출량을 줄일 수는 없다. 여타의 CO2 배출(열 생산 및 미반응 CO2)은 공정개선을 통해 줄일 수 있겠지만 DME 합성반응 중 생성되는 CO2가 있는 한 CO2 감축에는 한계가 있다. CO2 감축정도가 기대 보다 적어 보인다. 따라서 만일 CCU를 선택하는 경우에는 이 연구를 참고하여 기술평가와 LCA를 통합하여 실행하는 것이 중요하다고 본다.

 

○ 국내에서도 메탄의 건식개질, DME의 직접합성 및 디젤 연료 대체에 관한 연구가 많다. 예를 들면, 한국가스공사의 “삼중개질반응을 이용한 디메틸에테르 합성공정”, 황갑진 등의 “액상 슬러리 반응기에서 합성가스로부터 DME 직접 제조”, 이혜현 등의 “이산화탄소 건식개질반응을 위한 코발트계 촉매에서 Pt와 La의 영향” 등이 있다. 대체연료 DME에 관한 환경 전생애분석을 비롯한 전반적인 검토는 미국 에너지부의 “Fundamental Aspects of Dimethyl Ether”를 참고할 수 있다.

저자

Wouter Schakel, Gabriel Oreggioni, Bhawna Singh, Anders Strømman, Andrea Ramirez

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

16()

잡지명

Journal of CO2 Utilization

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

138~149

분석자

이*용

분석물

• 메탄의 건식개질과 DME 직접합성을 통한 CO2 이용에 대한 기술 및 환경 평가.pdf [518,943 byte]

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