다양한 원료로부터 수소생산 기술개발
DME 통한 e-Fuel 제조 및 활용 연구도

[가스신문 = 유재준 기자]
지난 2일 제2회 수소의 날에 산업통상자원부 장관상을 받은 ㈜바이오프랜즈 조원준 대표는 탄소중립사회를 위해 다양한 원료로부터 수소생산 기술개발 및 e-Fuel 제조 및 활용법 개발을 통해 수소경제 활성화에 기여한 공로를 인정받았다.

바이오프랜즈 조원준 대표는 1992년 한국가스공사에 입사하여 DME 연구개발 PM에서 기술연구센터장으로 23년간 근무하며 천연가스로부터 대량수소 제조 기술을 개발하였고, 이 기술을 통해 DME를 직접 생산하는 기술개발을 주도한 바 있다.

또, 세계 최초로 DME를 이용하여 수소를 제조하는 기술을 개발하였으며, 이를 양산화하여 국내 농촌, 지방도시, 주택용으로 보급하는 것을 목표로 하고 있다. 현재 이러한 연구활동 및 개발업적을 인정받아 ‘산업자원부 기술표준원’의 국제 ISO위원(DME, LPG 벙커링), 대체연료기술연구회 위원, 한국DME협회 회장, 한국수소 및 신에너지 산업 및 홍보분야 부회장 등을 역임하며 다양한 활동을 하고 있다.

조 대표는 2016년 청정연료인 DME 생산과 DME를 활용해 수소 생산을 목적으로 ㈜바이오프랜즈를 설립했다. ㈜바이오프랜즈의 주요 사업은 DME 생산, 수소 추출장치, 수소 충전, CCU(Carbon Capture Utilization)이며, 설립 이후 중국, 인도네시아, 몽골, 말레이시아, 미국 등 다양한 국가들과 MOU 체결을 하였고 2020년 연 5,000톤 생산 규모의 DME 플랜트를 준공하였으며 2023년 상반기에는 년 10,000톤 생산 규모의 DME 플랜트가 완공 예정이다. ㈜바이오프랜즈의 최종 목표인 사회적으로 쟁점이 되는 환경오염 물질들을 이용한 청정수소 생산을 위한 다양한 사업을 진행하고 있다.

첫째, 강원도 원주시에 위치한 ‘가나안농군학교’에서 시설 온실용 연료전지 시스템을 설치하여 실제 농가에 적용하기 위한 연구 및 실증사업을 진행 중이다. ㈜바이오프랜즈가 생산하는 청정연료 DME를 이용하여 생산된 수소를 수소연료전지의 연료로 공급하고 발생하는 배열에너지를 겨울철 가온시설로 활용하고, 여름철에는 히트펌프를 이용하여 전기/냉난방 등 온실 운영에 사용한다.
더불어 발전과정에서 발생하는 이산화탄소는 포집하여 시설 원예에 탄산 재배에 이용하는 ‘삼중열병합시스템’을 도입하여 이산화탄소 배출 저감에도 이바지하고자 한다. 해당 사업을 통해 국내 농어촌 중심의 저탄소 연료전환 속도에 박차를 가하고 향후 그린수소 시대를 준비하는 과정의 발판이 될 것이라고 기대한다.

두 번째로는 폐플라스틱을 열분해하여 수소를 생산하는 사업이다. 코로나19를 겪으면서 비대면 문화로 인해 플라스틱의 사용량이 늘어나고 있으며 이러한 폐플라스틱의 처리와 재활용이 절실히 필요한 상황이다. 현재 폐플라스틱을 매립 및 소각하는 중심의 처리방식에서 열분해 방식으로 전환하여 폐기물 감량과 탄소 배출량을 감소시키는 효과를 기대하고 있다. ㈜바이오프랜즈는 폐플라스틱을 무산소 열분해하여 생산된 부생유 중 정제된 납사유를 원료로 개질해 고순도의 수소를 생산하는 기술을 연구개발하고 있으며 실증사업을 진행 중이다.

또한, 수소 생산 과정에서 부가적으로 생성되는 이산화탄소도 포집하여 스마트팜에 재활용할 것이다. 이러한 연구과제는 폐플라스틱을 청정에너지로 전환해 사용함으로써 화석연료 중심의 현 산업구조가 탈탄소 산업구조로 전환하는 가능성을 열어줄 것으로 전망한다.

세 번째로는 천연가스·바이오가스 등을 원료로 플라즈마 열분해를 통한 수소 및 카본블랙(Carbon Black) 생산기술 사업이다. 바이오가스, 재생 천연가스(RNG), 메탄, 에탄 등 모든 지방족 탄화수소를 순수한 수소와 전도성 카본블랙으로 변환할 수 있는 ‘프라임플라즈마’사의 기술을 활용하여 Lab 규모의 장비를 제작해 실험 생산 중이다. 탄화수소(CnHm) 플라즈마 열분해는 이산화탄소를 배출하지 않고 청록수소와 카본블랙을 생산하는데 이는 수전해 그린수소 대비 25% 수준의 적은 전력을 소모한다는 장점을 가지고 있다.

네 번째로는 천연가스를 이용하여 수소를 제조하는 기술은 ㈜바이오프랜즈가 보유한 SMR(수증기개질반응), SCR(수증기-CO₂ 개질반응), TR(삼중개질반응), CO₂-free 플라즈마 열분해를 이용하여 대용량 수소생산 설비 구축이 가능하다. 이를 통해 한국가스공사에서 발주한 거점형 수소 생산기지 용역을 수주했다.

그 뿐만 아니라, 시멘트 배가스로부터 이산화탄소를 포집하여 친환경 대체 연료인 메탄올을 합성하는 기술 개발 및 플랜트 규모의 실증사업을 진행하고 있다. 시멘트 공정 과정에서 발생되는 이산화탄소와 미세먼지를 포집하여 합성가스를 제조 후 메탄올을 합성하여 rDME 제조 및 제조된 rDME를 이용하여 청정수소를 생산하는 시스템을 구상하여 주관기관으로 해당 사업을 수행하고 있다. 이에 따라, 온실가스 감축 효과 및 탄소중립사회에 더 가까워질 것이라고 기대한다.

바이오프랜즈 조 대표는 현재에도 다양한 원료로부터 청정수소를 제조하는 방안과 제조한 수소를 CCU에 연계하여 E-FUEL을 생산하는 여러 가지 방안 모색하고 있다. 나아가 수소 전문기업에 맞게 서두르지 않고 2050 탄소중립(NET-ZERO)을 목표로 차근차근 기술 개발 및 실증을 통한 경험을 바탕으로 수소경제 활성화 및 청정에너지 산업을 선도할 수 있는 발판을 마련할 계획이다.

출처 : 가스신문(http://www.gasnews.com)

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