한국화학연구원, ‘비산화 메탄 직접 전환 기술’ 개발 :: 산업뉴스

화학연구원이 메탄을 고부가 화학원료로 전환하는 기술을 공개했다 / 사진. 한국화학연구원

한국화학연구원(KRICT, 이하 화학연)이 지난 4월 16일(화) 김용태·신정호 박사 연구팀이 2개의 연구 논문을 통해 메탄을 열분해해 수소와 고부가 화학원료인 에틸렌, 방향족 화합물 등으로 직접 전환하는 ‘비산화 메탄 직접 전환 기술’을 공개했다고 밝혔다.

김용태 박사 연구팀은 2019년 1,000℃ 이상에서 작동하는 관련 메커니즘을 밝혀낸 바 있다. 이번에는 인공지능(AI)을 활용한 기존 촉매 및 반응기의 개선을 통해, 반응온도를 낮출 수 있는 결과를 얻었다. 연구팀은 2019년의 결과를 개선해 700℃ 온도에서 작동하는 기술을 개발했다. 또한 기존보다 적은 촉매로 반응기의 부피도 30% 이상 줄이며, 에너지 효율화를 이뤄냈다. 그동안 다른 연구기관에서 전체 공정 중 촉매 개선에 집중했던 반면, 이번 연구는 AI로 전체적인 최적화를 예측해, 반응기 구조까지 변경함으로써 상용화 연구에 적합한 점이 특징이다.

이 기술은 강력한 온실가스이면서 저렴한 메탄을 활용해, ▲청정 에너지인 수소와 고부가 화학 원료인 에틸렌을 병행 생산할 수 있고 ▲탄화수소 생성물로 벤젠·나프탈렌 같은 방향족 화합물도 필요에 따라 유동적으로 생산할 수 있다. 2019년에 비해 30% 낮은 온도와 부피로도 가능해 수소경제와 석유화학 산업의 경제성 개선이 기대되고, 실증 연구 후 양산 가능성이 전망된다.

연구팀은 앞으로도 인공지능을 활용한 촉매·반응기 개선을 추진할 예정이며, 현재 후속연구로서 기존의 화석연료 가열 반응기가 아닌 신재생에너지 기반의 전기로 반응기(Resistive Electrified Reactor)로 전환하여 탄소배출을 더 많이 줄이는 연구도 수행 중이라고 전했다.

화학연 이영국 원장은 “기존의 산화제를 이용한 직접 전환 기술에 비해 경제성을 높일 수 있어, 고부가 석유 화학원료 생산 및 수소 생산 분야 핵심 기술의 근간이 될 것이라고 생각한다”라고 말했다.