청정 디젤 '이퓨얼' 고효율 생산기술 국내 개발

기계연, 용량 30배 고효율 마이크로채널 반응기 개발

유럽연합(EU)이 2035년부터 내연기관 자동차를 판매하지 않기로 한 가운데 한국기계연구원(이하 기계연)이 경유와 유사한 성능의 친환경 이퓨얼(E-Fuel)을 생산하는 기술을 개발했다.

이퓨얼은 재생전력으로 생산한 그린수소와 공기에서 포집한 이산화탄소를 결합한 청정연료다.

한국기계연구원이 개발한 마이크로채널 반응기로 생산한 이퓨얼. 한국기계연구원

경유와 동등한 이퓨얼 생산기술

기계연은 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 김영 책임연구원팀이 이퓨얼 생산에 소요되는 촉매 양을 30% 줄이면서 용량은 기존보다 30배 늘린 고효율 마이크로채널 반응기를 개발했다고 23일 밝혔다.

이 반응기는 고온고압에서 안전성을 갖추고 쉬운 발열 제거와 유연한 온도설정이 가능해 이퓨얼 생산에 유리하다. 

한국기계연구원이 개발한 마이크로채널 반응기. 한국기계연구원

이퓨얼을 생산하려면 그린수소와 이산화탄소를 합성하는 과정을 거치는데, 이 과정에서 심한 발열 때문에 열을 제거하는 기술이 중요하다.

연구팀이 개발한 반응기는 겹겹이 쌓인 마이크로채널 구조 판을 접착제가 아닌 고온방식으로 접합, 발열제어 성능이 뛰어나다.

또 기존 연료합성 과정에서 발열이 심한 경우 슬러리 반응기나 유동층 반응기 등을 사용하는데, 이는 대규모 생산에서 효과적이지만 분산형 재생발전소에서 잉여전력으로 생산하는 수소는 소량이기 때문에 경제성과 효율이 낮은 단점이 있다.

연구팀이 개발한 열교환기는 기존 마이크로채널 기술을 기반으로 크기는 줄이고 효율은 높여 합성가스의 93%를 연료로 전환할 수 있다.

이를 통해 생산한 이퓨얼은 연소성능 지표인 세탄가가 55.7로 시중판매 중인 디젤 54~57과 동등한 수준을 갖췄다.

이번 연구를 기반으로 향후 컨테이너 크기의 고효율 이퓨얼 생산공정을 개발하면, 시중에 연료로 공급할 수 있는 친환경 주유소 개설도 가능할 전망이다.

이퓨얼 생산파일. 한국기계연구원

김 책임연구원은 “이번에 개발한 기술은 열 제어 성능이 뛰어나 태양열이나 풍력 등 저장량이 불규칙한 재생전력에도 빠르게 대응할 수 있는 있다”며 “향후 재생발전 경제성을 높이고 전력망 안정성 향상에도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com