한국화학연구원 전기원 박사는 한국에너지기술연구원 윤왕래 박사와 공동으로 에너지관리공단(이사장 李泰鎔)의「에너지․자원 기술 개발 사업」연구 수행결과 천연가스로부터 합성석유를 생산할 수 있는 GTL(Gas-to-Liquid) pilot plant(10㎏)를 국내 최초로 개발하는데 성공했다고 발표했다.
* GTL기술은 천연가스를 저렴하게 디젤유, 젯트유 등의 청정액체연료 및 화학물질로 전환할 수 있는 기술로서 황과 매연이 발생하지 않는 친환경 연료이며 화석연료의 고갈과 고유가에 대비한 석유대체자원 개발기술로 각광받고 있다.
* GTL사업 총괄기관 : 한국석유공사(책임자 : 이흥연 팀장)
공동연구기업 : 대림산업(주), 두산메카텍(주), SK에너지(주), 현대엔지니어링(주)
이번에 개발한 GTL기술은 전세계에 매장된 한계가스전 및 동반가스(약 4000조ft3로 추정)에도 활용할 수 있으며 현재까지 SHELL, SASOL 등의 외국 선진업체만이 보유하고 있던 기술로서 국내자체기술의 GTL기술개발 성공으로 청정연료 사용에 따른 환경개선과 국가에너지안보 확보, 합성석유 생산국으로서의 기반이 마련됐다.
* 한계가스 : 중소형 가스전 중에서 지리적 특성 등으로 LNG나 파이프라인으로 이송이 곤란한 가스를 뜻하며 전세계 가스 매장량의 약 50%가 이러한 가스이다. GTL 기술을 적용할 경우 가스전에서 액체연료를 생산하고 시장으로 이송하여 사용할 수 있게 된다.
* 동반가스 : 원유와 함께 매장된 가스로 현재는 태워서 없애고 있으나 지구 온난화 문제로 재처리 및 활용기술 개발이 필요함.
한국화학연구원과 한국에너지기술연구원은 지식경제부, 에너지관리공단으로부터「에너지ㆍ자원 기술 개발 사업」으로 2006년부터 3년간 총 27억6천5백만원의 지원을 받아「천연가스로부터 FT 합성유 제조기술 개발」(GTL사업 총괄기관 : 한국석유공사, 책임자 : 이흥연 팀장)연구를 수행했다.
GTL 공정을 위한 핵심기술인 촉매개발 및 반응기개발(개질반응 및 FT반응)을 통해 통합 GTL pilot plant의 개발에 성공했으며, 현재까지 국내외에 촉매 및 반응기 관련 특허를 22건 이상 출원했다.
* 개질반응: 메탄(천연가스)으로부터 합성가스(일산화탄소와 수소의 혼합기체)를 생성하는 반응
* FT(Fischer-Tropsch) 반응: 합성가스(일산화탄소와 수소의 혼합기체)로부터 석유와 같은 탄화수소 혼합물을 합성하는 반응
GTL 기술은 천연가스의 개질반응공정에 의한 합성가스(일산화탄소와 수소로 구성됨) 제조공정과 이를 이용하는 Fischer-Tropsch 반응공정(고비점의 탄화수소 제조), 생성물의 업그레이딩 공정을 통한 LPG, 납사, 디젤 및 석유화학 중간제품을 생산하는 기술로 구성돼 있다.
천연가스로부터 생산된 합성가스를 이용하여 고비점의 탄화수소를 제조하는 Fischer-Tropsch 합성공정 개발을 위해 연구진은 촉매 설계기술, 반응기 설계기술 등의 분야에서 필요한 화학ㆍ화학공학ㆍ엔지니어링 등을 자체기술로 복합하여 촉매설계 및 슬러리반응기를 개발했다.
천연가스의 개질공정은 현재 미국, 영국, 독일, 일본 등의 선진업체에서만 보유하고 있는 기술로서 이번에 국내기술로 개발된 천연가스의 개질공정은 기존에 비해 콤팩트하여 중소형 가스전에 활용이 용이하다.
에너지관리공단 관계자는 “「에너지ㆍ자원 기술 개발 사업」의 1단계 연구의 성공적 수행으로 국내자체 기술력으로 GTL기술개발에 성공하는 쾌거를 거두었다” 면서
본 기술은 상업화 단계에 이르면 연간 16조원에 이르는 국내 경유 수입시장과 연간 20조 규모의 세계 GTL 플랜트 시장에 국내업체들이 적극 참여할 수 있는 길이 열리게 될 것으로 기대된다“ 고 말했다.