“디젤 비켜라” 이퓨얼 연료 대량생산 길 열린다

기계연, 마이크로채널반응기 개발
기존대비 용량 30배↑, 촉매량 30%↓

김영(오른쪽) 한국기계연구원 박사가 개발한 마이크로채널반응기에 대해 설명하고 있다. [한국기계연구원 제공]

유럽연합(EU)은 오는 2035년부터 휘발유나 디젤유를 쓰는 내연기관차량 판매를 금지한다. 다만 이퓨얼(E-Fuel) 연료를 사용하는 신차는 예외다. 이퓨얼은 재생전력으로 전기분해해 생산한 그린수소와, 공기중에서 포집한 이산화탄소와 결합하여 생산된 연료를 말한다.

한국기계연구원은 김영 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 책임연구원(박사) 연구팀이 이퓨얼 연료 생산에 소요되는 촉매의 양을 30%로 줄이고 기존보다 30배 용량을 가질 수 있는 고효율 마이크로채널 반응기를 개발했다고 24일 밝혔다. 이 반응기는 고온고압에서 안전하고 발열 제거가 쉬워 온도 설정이 유연해, 이퓨얼 생산에 유리하다.

이퓨얼 연료를 생산하려면 그린수소와 이산화탄소를 합성하는 과정을 거치는데, 이 과정에서 심한 발열 현상 일어나 열을 잘 제거하는 핵심 기술이 필요하다. 기계연에서 개발한 반응기는 겹겹이 쌓인 마이크로채널 구조의 판을 접착제가 아닌 고온 방식으로 접합, 고온에서도 발열 제어 성능이 뛰어난 구조로 설계·제작됐다.

연구팀이 개발한 반응기를 통해 생산된 이퓨얼 연료는 세탄지수(연소 성능) 55.7로 국내 차량용 디젤의 세탄가 품질기준인 52 이상을 만족한다. 이는 국내 정유업체에서 판매하는 디젤의 세탄가인 54~57과 동등한 수준이다.

기존에는 연료 합성 과정에서 발열이 심한 경우 슬러리 반응기, 유동층 반응기 등이 사용되나, 이는 대규모 생산 시 효과적이다. 반면 분산형 재생발전소에서 잉여전력으로 생산되는 수소의 양은 소량이라 대형 반응기 적용 시 경제성과 효율이 낮아지는 단점이 있다.

연구팀은 기존 마이크로채널 열교환기 기술을 기반으로 크기가 작고, 효율도 좋은 마이크로채널 반응기를 개발, 연료 합성 반응에서 합성가스의 93%가 연료로 전환되는 것을 확인했다. 향후 컨테이너 크기의 고효율 이퓨얼 생산공정을 개발하면, 이퓨얼 연료를 사용할 수 있는 친환경 주유소의 가능성이 열릴 것으로 기대된다.

김 박사는 “열 제어 성능이 뛰어나 태양열, 풍력 등 저장량이 불규칙한 재생 전력의 공급량 변화에도 빠르게 대응할 수 있는 기술”이라 고 말했다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com