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[기획특집 - 청정석탄기술] 석탄 이용 DME 및 메탄올 생산 기술

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공업화학 전망, 제11권 제1호, 2008

기획특집 청정석탄기술

석탄 이용 DME 및 메탄올 생산 기술

유 영 돈 ⋅이 승 종⋅윤 용 승

고등기술연구원 플랜트엔지니어링 센터

Conversion Technology from Syngas to DME and Methanol in Coal Gasification

Young Don Yoo , Seung Jong Lee, and Yongseung Yun

Plant Engineering Center, Institute for Advanced Engineering

Abstract: 석탄 가스화를 통해 얻어진 CO, H2가 주성분으로 합성가스(syngas)는 C1 chemistry에 의해 다양한 청정연료 와 고부가치 화학원료를 제조하는 원료가스로 이용할 수 있다. 특히 그 중에서 non F-T 합성 공정을 통해 얻을 수 있 는 메탄올과 DME에 대한 제조 공정, 생산 비용 그리고 국외 동향에 대하여 조사하였다.

Keywords: coal, gasification, DME (dimethyl ether), methanol

1. 서 론

1)

석탄 가스화 기술은 석탄 내의 탄소 및 수 소 성분을 가스상의 일산화탄소와 수소가 주 성분인 합성가스로 전환하는 기술로, 얻어진 합성가스는 이용 목적에 따라 적절한 정제 공 정을 거친 후 C1 chemistry에 의해 다양한 화 학원료를 얻을 수 있다. 최근 들어서 고유가로 인해 기존 원유나 천연가스로부터 생산되었던 디젤류, 경유, 나프타, 왁스, 메탄올, DME, 수 소 그리고 다양한 화학원료를 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스로부터 제조하려는 실증 및 상용 플랜트의 설계 및 건설이 진행되고 있다.

이러한 석탄 가스화를 통해 다양한 원료를 얻는 기술은 1900년초부터 본격적으로 개발되 어 상업화되었지만, 상대적으로 석유나 천연가 스로부터 저렴한 가격으로 얻을 수 있어 크게 각광을 받지는 못했다. 그리나 최근 유가가 100불을 넘는 고유가 시대에서는 다시 석탄과

주저자 (E-mail: [email protected])

같은 저급 연료로부터 상대적으로 고급 연료 또는 원유 대체 원료를 얻을 수 있는 기술들 이 다시 각광을 받기 시작하고 있다.

Figure 1은 석탄 가스화를 통해 얻어진 합 성가스 직접 청정 연료 가스로 이용하거나 합 성과 분리 정제를 통해 다양한 원료 물질을 얻는 상업화된 공정을 나타낸 개략도이다. 가 장 오래된 상업화 기술은 석탄으로부터 얻어 진 가스를 직접 가스연료로 사용하여 난방용이 나 가로등 연료로 사용한 경우이며, 1900년대 에 들어서면서 단순 가스연료에서 액체연료로 의 전환 기술이 개발되어 1900년대 중반까지 는 많은 상업용 설비가 건설되어 가동되었다.

이와같이 석탄으로부터 다양한 액체 원료물질

을 제조하는 것을 일반적으로 CTL (Coal to

Liquid)로 부르고 있으며, 최초 공정은 1925년

독일의 Fischer와 Tropsch에 의해 처음 특허로

등록된 합성석유의 제조를 들 수 있다. 1930년

부터 상용화되어 개발자의 이름을 따서 Fischer-

Tropsch (F-T) 공정이라 명명되었다. 이 공

정을 통해 얻어진 합성유는 upgrading 공정을

통하여 자동차 연료인 디젤유, 가솔린 또는 왁

(2)

Figure 1. 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 다양한 이용 방법.

스 등을 제조하였으며 2차세계대전시 독일에 서는 총 27개 공장에서 연 400만톤의 연료를 생산하였으며, 1950년 후반부터 남아공의 Sasol 사에서 상용화하여 현재까지 일일 15만 배럴 의 연료를 생산하고 있다.

또한, Fischer-Tropsch 공정과 합성 촉매와 운전 조건이 상이한 non Fischer-Tropsch 공 정을 통한 CTL 생산물로는 메탄올과 DME (dimethyl ether)를 들 수 있다. Non Fischer- Tropsch 합성 공정을 통해 얻어진 생성물은 Fischer-Tropsch 합성 공정을 통해 얻어진 CH 2

의 연결고리로 구성된 탄화수소계열의 연산품 이 아니라 메탄올 또는 DME 단일 생산물을 제조할 수 있어 upgrading 공정이 매우 간단 하기 때문에 전체 공정의 Fischer-Tropsch 합 성공정에 비해 열효율이 높다는 장점이 있다.

특히, Fischer Tropsch 공정의 upgrading시 수 소가 필요치 않으므로 상대적으로 소규모 설 비에서도 경제성이 확보될 수 있다. 따라서 석 탄뿐만 아니라 천연가스 및 중질 잔사유는 물 론이고 폐기물, biomass 등의 다양한 원료로

부터 얻어진 합성가스를 이용하여 제조가 가 능하다.

DME는 산소원자 한 개에 탄소원자 두개가

결합된 최소의 에테르 화합물로 연소시 soot

발생이 거의 없으며 SOx 발생이 없는 청정에

너지로 주목받고 있다. DME의 비점(boiling

point)은 -25 ℃로 상온 6 kg/cm 2 , 상압 -25 ℃

이하로 냉각하면 액화되어 LPG와 유사한 물

리적인 특성을 갖고 있어 LPG 인프라를 활용

할 수 있다는 장점이 있다. 최근 연구 결과를

보면, LPG에 DME 20%까지 혼합시 별도의

인프라 보완 없이도 그대로 사용이 가능하다

는 것이 발표되었다. 특히, 수송용 연료로서

장점으로는 세탄가가 55~60 정도로 기존 디

젤류보다 훨씬 높으며 연소시 매연이 발생하

지 않는다는 점에서 장점을 갖고 있다. Table

1에는 DME와 메탄올 그리고 GTL 합성 연료,

bioethanol 그리고 biodiesel의 활용처를 비교한

것으로, DME의 장점으로는 발전용, 수송용, 그

리고 가정용 연료로 같이 사용할 수 있다는 다

양성과 청정성이라 할 수 있다.

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Table 1. DME 및 메탄올 연료의 다양한 활용처

Figure 2. 합성가스로부터 메탄올 및 DME 생산 공정.

2. 공정 비교

제조 방법은 Figure 2에 나타낸 바와 같이 크게 합성가스로부터 직접 DME를 제조하는 직접법(1단계)과 메탄올(CH 3 OH)을 생산한 후 탈수반응에 의해 제조하는 간접법(2단계)이 있다. 초기 DME 생산 공정은 이미 생산된 메 탄올을 탈수하여 얻었기 때문에 대부분 간접 법으로 제조하였지만, 최근에는 직접법으로 합 성가스로부터 직접 DME을 합성하는 공정 및 촉매 개발에 대한 연구가 주로 진행되고 있다.

특히, 미국이나 일본 등에서는 직접법을 선호 하고 있는 반면 기존 메탄올 제조 기술을 확보 하고 있는 중국은 아직까지 간접법으로 DME를 제조하고 있는 실정이다. 일반적으로 메탄올

얻기 위해서는 Cu, Zn, Al 2 O 3 또는 Cr 2 O 3 계 열의 촉매를 사용한 반면, DME를 얻을 경우 에는 메탄올 촉매와 탈수 촉매인 γ-Al 2 O 3 의 혼합촉매를 사용하는 것이 가장 일반적이다.

간접법 기술을 보유한 업체로는 Lurgi, Haldor Topsoe, MGC, Toyo 등을 들 수 있으며, 직접 법 기술을 보유한 업체로는 JFE, Air products Chemicals, Haldor Topsoe사 등을 들 수 있다.

석탄으로부터 메탄올 또는 DME를 제조하

기 위한 공정은 크게 석탄가스화 공정, 합성가

스 정제 공정, 합성가스 성분 제어 공정, 메탄

올 또는 DME 합성 공정, 메탄올 또는 DME

분리 공정과 미전환 합성가스의 발전 공정으

로 구성된다. 먼저 석탄가스화 공정은 석탄으

로부터 CO, H 2 가 주성분인 합성가스를 제조하

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는 공정으로, IGCC용 석탄가스화기와 구성 공 정상에 큰 차이점은 없지만 발전용 석탄가스 화기와 메탄올 또는 DME와 같은 화학원료 제조용 석탄가스화기의 차이점은 다음과 같은 점을 들 수 있다.

- 석탄가스화기 운전 압력 : 메탄올 또는 DME 합성 압력 이상의 고압에서 운전하는 IGCC 용 석탄가스화기는 가스터빈 연소기로 공 급하는 압력에 적합하도록 25~30기압 정 도에서 운전되는 반면, 메탄올 또는 DME 합성용 석탄가스화기는 60기압 이상의 고 압에서 운전하여 별도의 합성가스 압축 설 비가 필요없이 석탄가스화기의 압력으로 메탄올 또는 DME 합성에 필요한 압력을 유지한다.

- 가스화기 공급 산소 농도 : IGCC용 석탄 가스화기로 공급되는 산소의 농도는 95%

내외 정도면 충분하여 고순도의 산소를 사 용할 필요는 없지만, 메탄올 또는 DME 제 조용 석탄가스화기는 메탄올 또는 DME 합성 반응에서 배출되는 미전환 합성가스 의 재순환을 고려하여 순도 99% 이상 산 소를 사용한다.

- 석탄가스화기에서 배출되는 합성가스 내의 H 2 /CO 비율 : IGCC용 석탄가스화기에서 는 가스터빈 연소기에서 안정적인 연소를 위해서는 H 2 /CO 비율보다는 높은 발열량 을 얻는 것이 목적이지만, 메탄올 또는 DME 생산을 위한 석탄가스화기에서는 합 성 반응에 최적인 H 2 /CO를 얻도록 운전하 는 것이 바람직하다. 그러나 현재 석탄가스 화기에서는 가스화와 회재의 용융을 동시 에 진행되므로, 석탄 내의 회재를 용융시키 기 위해서는 합성가스 내의 H 2 /CO 비율 제어보다 용융을 하기 위해 필요한 온도를 유지하는 것이 우선되기 때문에 H 2 /CO 비 율 제어를 위한 수성가스전환 공정이 필요하 게 된다. 이상과 같은 점이 IGCC용 석탄가 스화기와 메탄올 또는 DME를 제조하기 위 한 석탄가스화기의 차이점이라 할 수 있다.

석탄가스화기에 연계되는 후단 공정으로는 석탄가스화기로부터 배출되는 고온의 합성가 스로부터 열회수하는 공정이다. IGCC용 석탄 가스화기에서는 가스화기 후단에 열회수 보일 러가 연계되어 얻어진 증기는 증기터빈으로 공급하여 발전효율을 높이도록 공정을 구성하 지만, 메탄올이나 DME를 제조하는 공정에서 는 열회수 없이 냉각수와 직접 접촉하여 냉각 시키고, 후단의 수성가스 전환 공정과 합성가 스 정제 공정으로 연계되는 것이 일반적인 공 정이다.

메탄올 또는 DME 제조를 위한 합성가스 정제 공정은 IGCC용 합성가스 정제 공정과 비교하였을때, IGCC용 정제 공정에서는 대표 적인 황 화합물인 H 2 S를 수 ppm 수준까지만 정제하면 되지만 메탄올이나 DME 제조를 위 해서는 ppb 수준까지 정제하여야 한다. 현재 메탄올이나 DME를 얻기 위한 합성가스 정제 공정으로는 H 2 S 흡수제로 메탄올을 사용하는 rectisol 공정이 가장 많이 적용되고 있다.

또한 메탄올 또는 DME 합성 반응로의 형 식은 합성 반응에 수반된 반응열을 어떻게 추 출하느냐가 관건이다. 대표적인 현재 DME와 메탄올을 합성하는 대표적인 반응로는 고정층 방식(shell 측에는 냉각수, tube 측에는 촉매 충진)과 슬러리 버블 방식(오일 내에 합성 촉 매를 혼합하여 사용)을 사용하고 있다. 간접법 기술을 보유한 Lurgi, Haldor Topsoe, MGC, Toyo 업체의 합성 반응로 형식은 Figure 3에 나타낸 고정층 방식을 택한 반면, 직접법 기 술을 보유한 업체 중에 JFE, Air products Chemicals사는 슬러리 버블 방식의 반응로 기술 을 보유하고 있으며, Haldor Topsoe사는 고정층 방식의 합성 반응로 기술을 보유하고 있다.

석탄가스화를 통해 메탄올과 DME를 얻기

위한 공정의 특징은 메탄올 또는 DME 합성

반응로에서 배출되는 미전환합성가스의 처리

방법이다. 현재 제안되고 있는 방법으로는

미전환 합성가스를 가스터빈 연료로 공급하

여 복합발전과 연계된 경우(일반적으로 once-

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공업화학 전망, 제11권 제1호, 2008

Figure 3. 대표적인 메탄올 또는 DME 합성 반응로 형식(좌측 : 고정층 방식, 우측 : 슬러리 버블 방식).

Figure 4. 석탄가스화로부터 DME 제조 공정(once-through 공정).

through 공정)와 미전환 합성가스를 합성 반 응기 전단으로 재순환하여 합성 반응로에서의 전환율을 높이는 방법(recycle 공정)이 있다.

이와 같이 once-through 공정과 recycle 공정 과의 공정 개략도를 Figure 4와 Figure 5에 각 각 나타내었다. 따라서, once-through 공정은

전력을 최대로 얻으면서, 메탄올 또는 DME를

생산하는 공정이며, recycle 공정은 전력은 소

내 소요 전력만 생산하고 메탄올 또는 DME

를 최대로 얻는 공정이다. 이와 같은 once-

through 공정과 recycle 공정에 대한 전력 생

산량과 DME 생산량을 Figure 6에 비교하여

(6)

Figure 5. 석탄가스화로부터 DME 제조 공정(recycle 공정).

Figure 6. Once-through 공정과 recycle 공정에 따른 DME 생산량 및 전력 생산량 비교.

나타내었다. 먼저, once-through 공정의 경우, 일일 석탄 공급량이 3992톤일 경우, DME 생 산량은 820톤/일, 전력 생산량은 249 MW정 도이다. 반면, recycle 공정에서는 동인량 석탄 량 3992톤/일에 대해서 전력은 대부분 소내 소비 전력만을 생산할 경우에는 1818톤/일의 DME를 생산할 수 있다[1].

3. 석탄으로부터 DME 제조의 가격 경쟁력

석탄으로부터 다양한 화학원료를 얻는 상업

화 공정의 적용 여부는 석탄과 경쟁하는 화석

연료인 천연가스나 석유로부터 화학원료를 제

조한 경우와 비교하였을때 경제성 확보여부가

관건이었다. 그러나, 최근들어 고유가에 따라

그동안에는 경제성 확보가 어려웠던 석탄으로

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Figure 7. 석탄으로 제조된 DME 가격과 디젤류 가격과 비교(등가 열량 비교).

부터 메탄올 또는 DME 제조 가격이 경쟁력 을 확보하게 되었다. 가장 최근에 발표한 석탄 으로부터 얻어진 DME 제조 가격을 나타낸 Figure 7의 경우를 보면, 2006년 기준으로 연 1백만톤 생산 규모일때 450 $/Ton 정도로, 원유가격이 45 $/bbl 이상이면 경유 대체연 료로 DME가 더 경제적이다는 것을 나타내었으 며, 또한, Figure 8의 LPG 가격과 비교한 경우 에는 연 1백만톤 생산 규모일 때 원유가격이 60

$/bbl 이상이면 경유 대체연료로 DME가 더 경제적이다는 것을 발표하였다[2].

최근과 같이 유가가 90 $ 이상이 지속된다 면, 석탄으로부터 DME 또는 메탄올같은 화학 원료 및 액체연료를 생산하는 것은 충분한 경 제성이 있는 것으로 판단된다. 다만, 1기당 최 소 수천억원에서 수조원까지 투자해야될 투자 비를 확보하는 방안과 많은 단위 공정의 연계 설비로 구성된 설비의 특성상 전체 연계 공정 에 대한 신뢰도(reliability)와 가용도(avaliabil- ity)의 확보가 관건이다.

4. 중국 및 일본의 DME 제조 동향

DME 시장의 미래 전망을 위한 하나의 방 안으로서, 석탄으로부터 차세대 청정연료인 DME 기술개발을 통해 상업화를 추진하고 있 는 중국의 전략을 분석할 필요가 있다. 중국에

Figure 8. 석탄으로 제조된 DME 가격과 LPG 가 격과 비교(등가 열량 비교).

서 가장 먼저 DME를 상업용으로 생산하기 시작한 Jiutai Chemical사의 경우는 기존 중국 이 보유하고 있는 석탄 가스화 기술(고정층 방식의 상압 운전, 공기 사용한 non-slagging 방식)과 전기 집진과 같은 고전적인 정제 기술 을 적용하여 2004년 100000톤/년 생산, 2005년 부터 150000톤/년 생산하면서 소규모 용량에 서 경제성이 확보할 수 있는 상업화 공정 개 발에 성공하였다.

또한 Jiutai Chemical사에서는 중국의 내몽 고 지역에 1단계 사업으로서 메탄올 50만톤/

년, DME 10만톤/년 제조 설비를 갖추고자 이 미 발전 분야의 대용량 석탄 가스화 기술을 보유하고 있는 업체의 기술을 도입하고 건설 과 운전 과정을 통해 선진 기술을 습득하여 자체 기술화 하는 방향으로 사업을 추진하고 있다. 내몽고 지역에 건설될 이 가스화 및 정 제 공정에서는 Texaco (현재 GE Energy) 가 스화기 방식, Rectisol 탈황공정, Claus 황 회 수 공정으로 시스템이 구성되었으며, 메탄올 합성 및 메탄올 탈수 공정은 중국 자체 기술 을 적용할 계획이다.

이와 같이 자체 보유기술을 이용하여 과감

한 투자와 상업화 운전을 통해 기술을 확보하

면서, 외국 검증된 기술을 도입하여 건설과 운

전을 통하여 선진 기술을 습득하는 방법으로

자체 고유의 기술을 확보해가는 중국의 전략

은 국내 상황과는 차이는 있지만 충분히 검토

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Figure 9. 중국의 DME 제조 설비 현황(가동 중이거나 건설 계획 포함).

하고 국내에서도 선택할 필요가 있을 것으로 판단된다.

중국의 경우에는 국가차원에서 자국의 석탄 을 원료로 한 DME를 석유대체, LPG 대체 청정 에너지원으로 인식하고 있으며 앞으로는 연간 백만톤 이상의 대형 플랜트 건설을 가속 화할 계획을 갖고 있다. Figure 9에 나타낸 중 국의 DME 제조 설비 가동 및 건설 계획에 따르면, 2015년까지 1000만톤/년, 2015년 이후 에는 2300만톤/년 생산을 목표로 하고 있다 [3].

특히 중국 정부의 DME 관련 정부 방침을 보면, DME 연료를 장래 연료의 하나로 고시 하였으며, 제조하는 DME 플랜트의 경제적 규 모는 100만톤/년으로 평가하여 그 이하는 인 가하지 않고 있으며, DME 연료를 제조하는 원료는 석탄을 기본으로 하며, 천연가스는 지 역 특성에 따라 보완하는 방향으로 추진하여 DME 연료를 보급시켜 석유수입 압력의 경감 시키는 것에 목적을 두고 있다. 이러한 정부

(단위 : 만톤/년) Figure 10. 중국에서의 DME로의 LPG 대체 계획.

방침에 따라 Figure 10에 나타낸 것과 같이 2010년에서는 전체 LPG 사용량의 1/4 정도를 DME로 대체하고자 하는 계획을 추진하고 있다.

Table 2는 2004년 중국의 Jiutai Chemical

사에서 생산된 35000톤/년의 판매 현황을 나

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Table 2. Jiutai Chemical사의 2004년 DME 판매 현황 및 판매 가격

용 도 사 용 량 이용 방법 및 판매 비용

민생용

연간 8,000톤(臨沂市 5만호에 공급) - 탱크는 LPG 용을 그대로 사용

- Seal 부분은 테프론 사용(고무는 사용하지 않음) - 3,300 위안/톤

아파트(60세대 2동) 배관 공급 그 외는 실린더로 공급 스프레이, 발포제,

냉매 연간 10,000톤 사용 - 6,000 위안/톤(순도 99.8% 이상)

자동차 연료 연간 2,000톤

- DME 40%와 LPG 60%를 혼합하여 가솔린엔진 연료로 사용

- 자동차는 가솔린+LPG 탱크를 병용

- 가솔린 연료와 DME/LPG 교체를 운전석에서 실시

- 오토바이는 LPG 탱크만을 설치, 4 L 탱크로 200 km 주행

- 3,360 위안/톤(순도 98% 이상) LPG 혼합 연간 10,000톤(혼합율 20~40%)

세라믹 소성 등의

공업로 연간 5,000톤

타내었다. LPG와 혼합하여 연료로 사용할 경 우에는 3300위안/톤 정도이지만, 화학원료인 스프레이, 발포제, 냉매 등으로 사용할 경우에 는 6000위안/톤으로 약 2배 정도 비싼 가격으 로 판매하고 있음을 알 수 있다. 2006년에는 연료용 DME 판매 가격은 4000위안/톤 정도 로 2004년에 비해 1.3배 가격이 상승하였음을 알 수 있다. DME 판매시 세금은 판매금액의 3% 정도이며, 판매 금액의 10~20%가 이익이 라고 한다. 이 가격은 경유에 비해 20~30%

정도, LPG에 비해 10% 정도 싼 가격이다.

일본의 경우에는 현재 3개 그룹(JFE 그룹, Mitsubishi 그룹 그리고 Mitzui 그룹)으로 크 게 나누어져 각각 기술개발과 사업을 추진하 고 있다. 아직까지 일본 내에서는 석탄으로부 터 DME 제조하는 상업용 프로젝트는 진행되 지 않지만 자체적인 기술 개발을 통해 국외 석탄 산지로부터 석탄으로부터 DME를 제조 도입하는 방향으로 추진하고 있으며, 일부는 기술 개발을 통해 외국 특히 중국에 기술을 판매하는 방향으로 추진하고 있다.

JFE 그룹이 주도한 일본 내의 가장 대표적

인 실증 프로그램을 보면, 일본 역시 정부 주 도로, 상업용 규모의 DME 제조 설비 기술 확 보를 위하여 일본 내 10개 회사의 콘소시움을 구성하고 총 개발비용(200억엔)의 2/3는 정부 에서 부담하고 나머지 1/3은 콘소시움을 구성 한 민간업체에서 부담함으로써 각 업체의 부 담을 최소로 하면서 상용화 설비를 개발할 수 있는 실증 설비 건설 및 운전을 통한 연구를 2006년에 완료하였으며, 현재는 활발히 상업화 를 추진 중에 있다. Mitzui 그룹에 포함된 Toyo 엔지니어링사의 경우는 DME 합성 공정의 핵 심 설비를 중국에 판매하여 DME 제조 전체 공정보다는 핵심 공정에 대해서는 이미 상업 화 실적을 보유하고 있다.

5. 결 론

우리나라와 같이 에너지원의 96% 이상을

수입에 의존하는 입장에서는 무엇보다도 에너

지 안보 차원에서 석유나 천연가스와 같이 일

부지역에 의존하지 않고 다양한 지역에서 상

(10)

대적으로 저렴한 가격으로 확보 가능한 석탄 으로부터의 청정 에너지화 기술 확보는 필수 적이다. 특히, 천연가스와 원유 등의 에너지원 가격이 상승하게 되면, 부존자원이 없는 국내 현실에서는 석탄을 이용한 천연가스 및 원유 대체 물질을 개발하는 원천기술 확보는 시급 히 해결하여야 할 과제이다. 또한 향후 환경 규제치 강화에 대비하여 현재 대기오염의 주범 인 자동차의 대체연료로 청정에너지인 DME 사 용이 필요할 것으로 예상된다.

우리나라 실정을 보면 가스공사에서 200억 원 정도를 투입하여 천연가스로부터 10톤/일 DME 생산 실증 설비를 건설 중에 있으며, 고 등기술연구원에서는 석탄으로부터 150 kg/일 정도의 DME 생산 시설을 보유하고 있다. 천 연가스로부터 DME 제조 기술에 대한 실증운 전을 통해 설계 및 운전 기술이 확보되어, 석 탄 가스화 기술과 연계된다면 국내 자체 기술 에 의해 석탄가스화로부터 DME 제조 기술의 확보가 가능할 것으로 판단된다. 가장 현실적 인 방안으로는 현재 산자부에서 수행하고 있 는 300 MW급 IGCC 실증연구를 통해 석탄가 스화 기술이 개발되어 DME 제조 설비와 연 계된다면, 2015년경에는 국내 기술 수준도 상 업용 규모의 석탄가스화로부터 DME 제조 공 정에 대한 상업화 기술을 보유할 수 있는 수 준이 될 것으로 예상된다.

또한, 2007년부터 산자부에서는 2년간 “DME 연료 실증시험 연구 기술개발” R&D 추진을 추진하여 DME-LPG 혼합연료의 품질 및 안 전 시험 연구, 혼합, 저장, 공급 시스템 연구, 안전성 평가, DME-LPG 수송, 저장, 공급 안 정성 평가, 제도 연구를 추진하고 있다. 따라 서 단기적으로 외국에서 제조된 DME를 수입 하여 국내에서 먼저 사용하는 방향으로 추진 하고 향후에서는 중소규모 가스전 또는 석탄 산지에서 DME를 제조하여 도입하는 방향으 로 추진될 전망이다.

참 고 문 헌

1. E. D. Larson, R. Tingjin, Energy for Sustainable Development, VII, 79 (2003).

2. Fryer, Tecnon Orbichem Seminar at APIC , 14 (2006).

3. 若狹 朗治, 석유천연가스 review , 54, 41 (2007).

% 저 자 소 개

유 영 돈

1985 경희대학교 기계공학과 학사 1988 KAIST 기계공학과 석사 1994 KAIST 기계공학과 박사 1994∼현재 고등기술연구원 수석연구원

이 승 종

1988.2 연세대학교 화학과 학사 1990.8 연세대학교 화학과 석사 2002.8 아주대학교 시스템공학과

박사

1992.11∼현재 고등기술연구원 수석연구원

윤 용 승

1979.2 연세대학교 화공과 학사 1981.2 KAIST 화공과 석사 1981.3∼1984.8 KIST 고온공정/반응공학

연구실 연구원 1990.6 University of Utah 화공과

박사

1991∼1992 Brown University, Research Associate

1993.4∼현재 고등기술연구원 센터장

수치

Figure 1. 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스의 다양한 이용 방법. 스  등을  제조하였으며  2차세계대전시  독일에 서는 총 27개 공장에서 연 400만톤의 연료를  생산하였으며, 1950년 후반부터 남아공의 Sasol 사에서  상용화하여  현재까지  일일  15만  배럴 의 연료를 생산하고 있다
Figure 3. 대표적인 메탄올 또는 DME 합성 반응로 형식(좌측 : 고정층 방식, 우측 : 슬러리 버블 방식).
Figure 5. 석탄가스화로부터 DME 제조 공정(recycle 공정).
Figure 9. 중국의 DME 제조 설비 현황(가동 중이거나 건설 계획 포함). 하고  국내에서도  선택할  필요가  있을  것으로  판단된다.   중국의 경우에는 국가차원에서 자국의 석탄 을  원료로  한  DME를  석유대체,  LPG  대체  청정 에너지원으로 인식하고 있으며 앞으로는  연간 백만톤 이상의 대형 플랜트 건설을 가속 화할 계획을 갖고 있다
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참조

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