일반기술

LNG로부터 수소 제조용 개질 촉매 및 탈황 흡착제

- 청정에너지지인 수소를 현재 가장 경제적으로 제조할 수 있는 방법은 LNG와 같은 탄화수소를 개질하여 얻는 것이다. 연료전지를 상용화하는데 있어서 일반적인 연료로 사용되는 수소를 제조하는 연료 처리 공정은 중요하다. 연료 처리 공정은 원료인 천연가스에서 수소를 생산하는 공정으로 천연가스 중에 함유되어 있는 황을 제거하는 탈황 공정과 탄화수소를 H2와 CO로 전환시키는 개질 공정으로 구성된다. 연료인 수소를 생산하기 위해 사용되는 개질 반응은 크게 수증기 개질(CH4 + H2O = 3H2 + CO), 산소 개질(CH4 + 0.5O2 = 2H2 + CO), 수증기 개질과 산소 개질을 결합시킨 자열 개질(autothermal reforming)이 있다. 국내에서 LNG가 도시가스로 공급되기 전에 가스누출의 여부를 쉽게 알 수 있도록 약 3.8 ppm의 유기황화합물을 부취제로서 가하게 된다. 국내에서 사용되고 있는 부취제는 tetra-hydro-thiophene(THT)와 tertiary-butyl-mercaptan(TBM)을 약 70:30으로 혼합하여 사용하고 있다. 탈황공정은 탄화수소중에 미량 포함되어 있는 황을 제거하는 공정으로 황이 제대로 제거되지 않을 경우 개질 공정의 촉매가 비활성화되어 수명이 단축되는 악영향을 끼친다- 한국화학연구원에서는 연료전지의 원료로 사용되는 수소 및 합성가스 생산의 주요한 방법인 천연가스의 수증기 개질, 산소 개질 및 이산화탄소 개질에 관한 기술기반이 잘 갖추어져 있으며, 관련 반응 및 촉매 합성에 관한 전문적인 기술을 보유하고 있다. 특히 촉매 개발 분야에 있어서는 세계적인 수준이라 할 수 있다. (수소 및 합성가스 제조 관련 특허 출원 4편, 논문발표 20편 (SCI 급 16편) )- 본 연구에서 개발된 탈황 흡착제를 사용하여 탈황설비를 개발할 경우 기존의 수첨탈황법에 비해 설비가 매우 단순해질 것이며 상온에서도 사용가능하고 수소공급이 필요없고 황 제거율이 우수하여 개질기 내의 촉매 수명을 크게 연장시킬 수 있는 장점이 있다.