한국에너지기술연구원(황주호 원장)은 최근 석유화학 등 다양한 공정에서 부수적으로 발생하는 혼합가스를 원료로 99.9999%의 고순도 수소를 생산하는 수소PSA(PSA:Pressure Swing Adsorption) 공정을 개발, 국내기술로는 처음으로 이를 상용화하는데 성공했다고 밝혔다.

에너지기술연구원 조순행 박사 연구팀은 순도가 높은 수소 생산을 위해 불순물인 일산화탄소를 선택적으로 제거하는 새로운 흡착제를 개발하고 공정에 적용했으며 최적화된 공정 설계기술을 통해, 수소 회수율 80% 이상의 고순도 수소 생산 기술을 확보했다.

수소PSA는 수소가 포함된 혼합가스로부터 수소를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 불순물을 흡착시켜 제거하는 공정 기술이다.

고순도 수소는 반도체 및 석유화학제품, 폴리실리콘, 연료전지의 연료 등 첨단 산업분야에서 활용되고 있으며 수요가 크게 증가하고 있다.

특히 에너지기술연구원에 따르면 첨단 산업분야에서 활용되는 수소는 99.999% 또는 99.9999% 이상의 높은 순도를 유지해야하며 미량의 일산화탄소가 남아있을 경우, 연료전지의 수명 단축, 촉매반응기의 성능 저하, 반도체공정 원료의 품질저하를 초래할 수 있는 것으로 알려졌다.

이번에 개발된 수소PSA 플랜트는 전라남도 여수공단에 위치한 (주)덕양에너젠에 설치됐으며 인근 에틸렌 공장에서 제품 생산 중에 부수적으로 배출되는 혼합가스를 원료로 시간당 최대 5,000 N㎥를 처리할 수 있다.

에너지기술연구원은 지난해 10월부터 실제 운전한 결과, 1㎥ 부피의 흡착제가 1시간을 기준으로 생산하는 수소량인 생산성은 290 N㎥/㎥.h로 외국기술을 수입해 설치된 기존 공정*보다 월등한 것으로 나타났으며 수소 회수율도 6%~14% 향상됐다고 밝혔다.

지식경제부 에너지기술개발사업의 시범적용사업으로 실시된 이번 연구는 효율적인 수소에너지 체계를 구축하는데 필수적인 기술이며 수소경제사회 진입을 앞당기는 상용화 기술로 평가받고 있다.

에너지기술연구원에 따르면 이번에 상용화 된 수소PSA 플랜트는 석유화학산업의 각종 수소가 포함된 배출가스의 정제, 제철소의 코크스로 가스, 연료전지 연료 등 수소에너지, 화학, 금속, 철강, 반도체 등 산업 전반에 걸쳐 고급 수소 공급기술로 적용이 가능할 전망이다.