해양미생물을 촉매로 발전소 부생가스→바이오수소 만든다

2019년 연간 480톤 가량의 수소 생산…수소차 4800대 1년 운행 가능

해양미생물을 이용해 제철소나 발전소에서 발생하는 부생가스로 수소를 생산하는 기술이 개발돼 상용화에 들어간다. 2019년까지 연간 480톤 가량의 수소를 생산한다는 계획이다. 이는 수소차 4800대가 1년 운행이 가능한 수준이다.

해양수산부는 향후 3년간 약 120억 원을 투입해 발전소 부생가스와 해양 미생물을 이용한 친환경 바이오수소 생산기술 상용화 연구에 착수한다고 20일 밝혔다.

현재 생산되는 수소(국내 연간 생산량 191만 톤, 거래량 26만 톤)의 96% 이상은 화석연료에서 얻고 있어 신재생 자원을 활용한 수소 생산기술 개발이 필요한 상황이다.

이에 해수부는 한국해양과학기술원(KIOST)과 함께 2009년부터 해양미생물을 이용해 친환경 에너지원인 바이오수소를 생산하는 원천기술 개발을 추진해 왔다.

KIOST의 강성균･이정현 박사팀은 2010년 초고온성 해양미생물 ‘NA1’이 일산화탄소(CO), 개미산과 물의 화학반응을 촉진하는 촉매로 작용해 수소를 만들어내는 기작을 세계 최초로 규명하는 데 성공했다.

해양미생물 ‘NA1’은 2002년 탐사선 온누리호를 통해 파푸아뉴기니 인근 남태평양 심해 열수구에서 채취･분리한 초고온성 고세균이다. 지금까지 알려진 미생물 중 가장 많은 수소화 효소군(7종)을 보유해 생촉매로 사용 가능한 미생물 중 최대의 수소생산성 보유하고 있다.

연구진은 2011년부터 2014년까지 KIOST 내에 소형 플랜트를 구축, 제철소 부생가스를 활용해 수소를 생산하는데 성공했다. 또 부생가스 처리에 최적화된 NA1을 개량해 수소 생산성을 60배(0.2kg/kL/day→12kg/kL/day) 증가시켰다.

2015년부터 2017년까지는 당진제철소의 부생가스를 이용하는 파일럿 플랜트(1톤 규모)를 구축해 수소를 1개월 이상 연속적으로 생산하는 데 성공했다.

해수부는 앞으로 해양바이오 수소 생산기술 상용화를 위해 기존 파일럿 플랜트의 약 100배 규모에 달하는 데모 플랜트를 구축할 계획이다.

여기에는 플랜트 설계 전문 기업인 경동엔지니어링이 주관하며 고등기술연구원, 제일엔지니어링, 한국해양과학기술원이 협동기관으로 참여한다.

아울러 충남 태안에 있는 한국서부발전의 석탄가스화 복합화력 실증 플랜트(IGCC) 발전소에서 생산되는 합성가스를 원료로 이용하며 서부발전으로부터 플랜트 구축을 위한 부지와 합성가스를 제공받을 예정이다.

이번 연구를 통해 2019년 데모 플랜트가 구축되면 연간 480톤 가량의 수소를 1kg당 약 3700원 수준의 단가로 생산할 수 있게 돼 본격적으로 상용화를 추진할 수 있을 것으로 기대된다. 480톤이면 수소차 4800대가 1년 운행이 가능하다.

또 이번 연구를 통해 플랜트 설계･운영에 관한 특허권까지 확보해 수소 공급 뿐만 아니라 플랜트 수출을 통한 고부가가치 창출형 비즈니스 모델까지 개발할 계획이다.

강용석 해수부 해양환경정책관은 "앞으로 연간 5000톤의 수소를 생산할 수 있는 상용 플랜트 8기가 구축된다면 우리나라 연간 수소 거래량(약 26만톤)의 약 15%(4만톤)를 해양 바이오수소로 공급할 수 있을 것으로 예상된다"고 밝혔다.