제철소 일산화탄소, 녹색에너지 전환기술 개발

[아시아경제 박미주 기자]국내 제철소 등에서 배출되고 있는 부생가스의 주성분인 일산화탄소(CO)를 해양극한미생물을 생촉매로 이용해 수소로 전환시키는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 경제성이 높은 미래 녹색에너지 자원을 확보하는데 크게 기여할 전망이다.

국토해양부는 19일 태평양 심해저 열수구(熱水口)에서 분리한 해양 고세균(NA1)을 이용해 세계 최고수준의 생산성을 가진 바이오수소 실증생산 기술개발에 성공했다고 밝혔다. ‘해양 초고온 고세균 이용 바이오수소 생산기술 개발’ 연구성과 발표회와 실증생산 플랜트동 준공식을 가진 자리에서 발표됐다.

해양 고세균(NA1)의 일산화탄소를 이용한 수소생산성은 기존에 보고된 유기물을 원료로 혐기성 박테리아를 이용한 수소생산율과 비교하면 최고 15배에 달해 현재까지 밝혀진 수소생산 미생물 가운데 가장 우수하다.

이번 연구를 주도한 한국해양연구원 강성균 박사 연구팀은 해양바이오수소 실증생산을 위해 국내최초로 5리터, 30리터, 300리터 고온 혐기 바이오수소생산 생물반응기를 구축했다. 또 '바이오수소 생산 최적화 연구'를 통해 1톤 규모의 반응기를 사용할 경우 개미산과 일산화탄소를 원료로 해 하루에 각각 100kg과 10kg의 바이오수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

이런 연구성과는 지금까지 개미산이나 일산화탄소를 원료로 바이오수소를 생산한 기술로서는 세계 최고 수준이다. 환경오염물질인 일산화탄소의 저감은 물론, 제철소 부생가스의 효율적인 재활용을 통해 신재생에너지인 수소를 생산함으로써 녹색성장에 기여할 수 있다는 측면에서도 크게 기대를 모으고 있다.

제철소 전로가스(LDG 가스)는 60% 정도의 일산화탄소를 함유하고 있다. 지금까지는 대부분 제철소 자체발전을 위한 열원으로 사용되거나 대기 중으로 배출되고 있다. 이 중 한해 200만t 이상은 활용이 가능한 것으로 파악되고 있으며 이를 이용해 바이오수소를 생산할 경우 환경오염물질 저감과 신재생에너지 생산이라는 두 가지 기대효과를 모두 충족할 수 있을 것으로 보인다.

연구팀은 이번 성과를 바탕으로 본격적으로 실증생산연구를 추진하기 위해 연구용 플랜트 구축을 완료하고 수소 대량생산연구 등 2단계 연구에 박차를 가할 계획이다.

2018년까지 대량생산기술 개발을 완료할 경우 일산화탄소를 활용한 바이오수소 생산이 가능해져 국내 수소 수요의 약 5%(연간 1만t 생산, 고순도 수소 경우 1000억원 규모) 정도를 대체할 수 있다는 분석이다.

최근 실시한 바이오수소 경제성 연구(서강대 박정수 교수) 결과에 의하면 2015년도에 2단계 수소생산성 향상 연구가 완료되면 수소생산 단가를 현재 kg당 7~20달러에서 약 2~3달러 내외로 낮출 수 있을 것으로 예측된다.

연구팀은 앞으로 이달까지 해양바이오수소 생산기술개발 1단계 원천핵심기술 개발사업을 마무리하고 2015년까지는 파일럿 규모(pilot-scale)인 2톤 규모까지 생물반응 공정실험을 추진하는 등 수소생산성 향상을 위한 실용화기술개발 2단계 연구에 박차를 가할 방침이다.

권도엽 국토부 장관은 "수소가 앞으로 자동차, 연료전지 등에 녹색에너지원으로 수요가 급증할 것으로 예상되는 만큼 바이오수소가 조기에 시장에 공급될 수 있도록 실용화 연구 투자를 최대한 확대하겠다"고 전했다.

박미주 기자 beyond@