청정연료 DME 시대를 맞이하여
청정연료 DME 시대를 맞이하여
  • ㈜바이오프랜즈 조원준 대표
  • 승인 2018.06.18 10:29
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[지앤이타임즈]

 ▲ (주)바이오프랜즈 조원준 대표이사
(주)바이오프랜즈 조원준 대표이사는 한국가스공사 연구개발원에서 23년간 근무하며 DME 연구개발센터장 등을 역임했으며 퇴임 후 유니시스 인터내셔날 연구소장으로 2년간 근무했다. 이후 2016년 바이프랜즈를 설립해 온실가스저감, CO2 이용 기술, 에너지순환산업 연구에 매진하고 있다.
조원준 대표는 지앤이 칼럼을 통해 ①미세먼지 저감을 위한 DME 엔진개발 ②DME로부터 수소생산과 미래 산업의 연료로 활용성 ③해외 DME 사업추진 ④농어촌 보급용 친환경연료 DME에 대해 연재할 계획이다.
 

태양광, 풍력, 바이오매스를 이용한 청정에너지원과 수소에너지, LNG 발전등 고가의 연료 또는 에너지원을 사용하더라도 친환경에너지원을 사용해야 하는 것은 최근 미세먼지로 한반도를 뒤덮인 하늘을 보면 마음이 답답하여 우리 모두 해결해야 하는 이 시대의 명분이자 후대에 반드시 깨끗한 대기와 청정한 하늘을 물려줘야 하는 오늘을 사는 우리들의 숙제이다.

2000년에 들어서면서 전세계는 온실가스에 의한 지구온난화를 대비하고 대기질 개선이라는 명목 아래에 대체에너지 또는 신에너지 개발에 과학자와 기술자들이 많은 노력을 하여 최근까지도 많은 신재생에너지와 청정연료에 대한 기술개발로 조금씩 우리들의 에너지가 화석연료에서 청정연료로 바뀌고 있는 실정이나, 그 적용대상은 극히 일부에 그치고 있어 빠른 대책마련이 시급한 실정이다.

본고의 저자는 몇차례의 연재를 통해서 새로운 청정연료 또는 청정에너지원으로 DME(디멜틸에테르,Di-Mehyl Ether)를 소개하고, 청정연료로 DME를 보급하는 것을 독자들과 같이 고민하고 국내외 청정에너지원으로 유통 공급하는 사업을 추진하도록 하겠다. 이번 원고에서는 DME 연료의 몇가지 특성과 필요성에 대해서 언급하고, 다음 연재부터는 보다 기술적인 내용을 다뤄보기로 하겠다.

DME가 에너지원으로 세계적으로 주목받은 것은 1999년 무렵 IDA(International DME Association)이 성립되면서 부터이다.

또한 국내에 소개된 것은 저자가 2014년까지 근무한 한국가스공사에서 DME 플랜트 국산화를 통하여 많은 신문에 소개되고, 한국 DME 협회(KDA, Korea DME Association)를 통하여 간간히 소개되고, 국내에 3차례 국제 DME 컨퍼런스를 통하여 알려지게 되었다.

무엇보다도 중요한 것은 현재도 중국에서는 DME를 LPG와 혼합하여 연간 300만톤 가량 청정연료로 사용하고, 청정연료로 중형 또는 대형 DME 차량으로 이용되고 있다것과 미국의 Oberon Fules사에서는 뉴저지와 뉴욕사이 왕복하는 대형 화물차로 실증실험중에 있다는 것이 향후 에너지로 활용할 수 있다는 것을 반증하고 있다.

DME는 독성이 없고, 공기중에 쉽게 분해되는 액화가스이며, 따라서 스프레이의 에어로졸 원료로 사용되고 있으며 국내에서도 약 1만톤 가량 사용되고 있다. IDA나 KDA에서 소개하는 에너지원으로써의 DME는 중형, 대형 차량용 청정연료로 사용하는 것이며, 특히 최근에는 국제해사기구(IMO)에서 2020년부터 시행하는 황화합물 규제로 메탄올과 DME 연료를 선박용 연료로 사용할 예정이다.

따라서 고유황성분의 연료이며 부유 입자상 물질이 배출가스에 포함되어 있는 산성비나 미세먼지를 유발하는 디젤연료를 매우 청정한 연료로 검증이 완료된 DME로 대체 가능한 연료로 사용할 수 있겠다.

물론 최근 기술개발로 EuroVI를 만족하는 디젤엔진 시스템은 많이 개선되어 저공해 자동차로도 손색이 없으나, 별도의 공해 저감장치를 추가하여야 하기에 원가에 상당한 부담을 준다.

대형선박이나 발전기등 여전히 디젤을 사용하는 내연기관에서는 환경오염이 유발되어 DME와 혼소하는 방안으로 NOx를 저감하거나, 디젤엔진의 고효율성을 유지하면서 깨끗한 연료로 전환하는 방안으로 DME로 대체하면 최적의 디젤연료와 상호 보완할 수 있는 연료로 생각해 볼 수 있다.

▲ DME 연료를 이용한 난방용 보일러 제품

DME연료의 또 다른 특성은 자연계에 존재하는 천연자원이 아니고, 인공적으로 제조하는 합성연료, 합성에너지원으로써 고순도 물질로 제조가능하며 유황이 전혀 포함되어 있지 않아서 최근 평창동계올림픽에서 5G, 자율주행과 친환경에너지원으로 국민들에게 소개된 수소전기차의 수소제조 연료로도 손색이 없다.

DME는 LNG, 도시가스나 LPG에 비하여 수소를 제조하는데 매우 낮은 온도에서 제조하고 수송이 용이하여 배관망이 필요 없이 전국 어디에나 운송이 용이하여 다가올 수소시대에 적합한 에너지원이라고 할 수 있다.

특히 DME로부터 수소를 제조하는 과정에서 CO가스 발생이 거의 없어 수성가스반응(Water gas shift reaction)이 필요 없어 간단한 분리정제와 PSA로부터 99.995~%이상의 순도를 갖는 수소를 제조하는 장점을 갖고 있어 연료전지용 연료로 매우 적합한 연료라고 하겠다.

DME는 현재 메탄올의 유도체로 생산되기 때문에 메탄올 가격 시장에 민감하게 작용되어 화학용 에어로졸에 사용할 경우 충분한 경쟁력을 갖지만, 연료시장에서는 가격경쟁력을 갖기에는 어려움이 있다. 따라서 해외 소형가스전(연간 5만톤 이상 생산기준)에서 가스로부터 DME를 생산하는 생산설비가 절실히 요구된다.

더욱이 DME만 생산하는 플랜트 건설에는 수요와 공급에 대한 안정적인 시장이 존재하느 유통구조를 만들어야 하며, 메탄올과 같이 생산할 경우 메탄올 시장과 DME 시장 또는 그 유도체(초산, 포름알데히드, 올레핀등)등을 판매하는 기초화학플랜트로 상업생산하는 방향이 더욱 시장에서 안정적으로 운영할 것으로 기대된다.

㈜바이오프랜즈는 국내 DME의 안정적 공급을 위하여 국내에서 생산하기에 앞서 해외에서 DME를 수입하여 보급하고 있으며, 해외에서 DME를 도입하기 위한 해외사업을 위한 동남아시아 등에서 소형가스전 확보와 DME플랜트 건설에 예비사업타당성 조사중에 있다. 미세먼지 저감기술로 DME 엔진개발과 노후화된 디젤차량에 적용하여 운영하는 정부과제에 참여함으로써 미세먼지가 없는 깨끗한 대기질개선에 앞장써서 기술개발과 상용화에 노력하고 있다.

또한 농어촌에 필요한 연료공급시스템으로 DME 연료를 활용하는 사업에 참여하고 있으며, 시설원예작물의 CO2를 공급하는 연소기를 자체개발하여 시범운영하고 있다.  


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