첫째 석탄, 폐기물, 바이오매스 등 품질이 낮은 탄화수소 연료를 이용할 수 있으며, 가격 변동 폭이 적고 전 세계에 고르게 분포되어 있는 석탄을 이산화탄소 배출을 크게 줄여 친환경적으로 이용할 수 있다.

두번째로는 이 과정에서 대량의 수소생산이 가능해 수소경제사회를 앞당길 수 있는 미래 에너지 생산 기술이라는 점이다. 석탄가스화복합발전(IGCC)에 적용되는 이 공정은 가스화기에서 배출된 수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스를 이산화탄소와 수소로 전환하고 분리막을 통해 선택적으로 수소를 분리하는 동시에 이산화탄소를 포집한다.

수소는 저장돼 연료전지 발전이나 수송용으로 활용될 수 있으며 이산화탄소는 다양한 기술을 통해 지하 등에 축적된다. 자체 개발한 '팔라듐계(Pd-Cu계) 분리막'은 공정의 효율성과 우수한 성능, 저가의 포집비용을 가능하게 한 핵심원천기술로 기존 분리막보다 합성가스 처리량이 7배 이상 향상됐으며 초박막화 기술을 통해 고가 소재의 사용량을 획기적으로 줄였다.

또한 각각의 분리막을 적층한 모듈은 30기압 이상 고압에서 견딜 수 있도록 설계·제작됐으며 이를 통해 고압 분리막 모듈화 기술을 확보했다. 이는 가스화기에서 발생한 압력을 그대로 사용, 투과성능 향상은 물론 압력차로 인해 에너지 손실이 발생하는 다른 포집기술에 비해 효율적이며 공정을 단순하게 한다.

개발된 통합공정은 분당 2리터의 가스처리 능력을 가진 실험실 규모의 공정과 시간당 1000리터의 탄화수소를 처리할 수 있는 자체 제작한 파일럿 설비를 이용해 실증에 모두 성공했다. 연구책임자 백일현 박사는 "기술경쟁이 치열한 CCS 분야에서 기술적 우위와 시장을 선점할 수 있는 경제성을 확보했으며 화석연료에서 발생하는 이산화탄소의 원천적 제거는 물론 청정에너지인 수소를 대량 생산할 수 있는 차세대 에너지 기술이다"라고 밝혔다.

'분리막을 이용한 이산화탄소 포집 통합 공정'의 개발은 저비용 이산화탄소 포집 기술 개발을 위한 기폭제 역할을 할 것으로 기대되고 있으며 향후 석탄가스화 시스템과 연계한 2단계 사업을 통해 상용화를 앞당길 예정이다.

또한 CCS 설비 시장이 활성화 될 2025년에 상용화에 성공해 국내 발전소에 적용될 경우, 연간 220만 톤의 이산화탄소 저감효과와 7400억원의 국내 시장, 2조6000억원의 수출시장을 선점하는 경제적 파급효과를 가져올 것으로 기대를 모으고 있다.
 

▲분리막을 이용한 연소전 포집 통합 공정. ⓒ2011 HelloDD.com