- 탄소저감 위한 기계연 고유 기술, 美 글로벌 엔지니어링 회사 KBR에 기술이전

- 촉매방식 NCC 공정에 적용, CO2 감축과 경제성 등 세계적 우수성 입증

정부출연연구기관이 출연연 간 융합연구를 통해 창출한 고유의 탄소 저감 기술을 북미 최대 글로벌 엔지니어링 회사에 기술이전을 하는 쾌거를 거뒀다. 이번 기술이전 성과로 우리나라 화학 공정기술의 우수성이 세계적으로 입증됐으며, 향후 글로벌 산업계로의 “K-Machine” 도약에 주춧돌이 될 것으로 보인다.

기계연 류석현 원장(왼쪽에서 4번째)은 현지 시각 6월 28일(금) 미국 휴스턴 KBR社(Kellogg Brown&Root)를 방문해 헨릭 라슨(Henrik Larsen) 부회장(청정 암모니아· 수소 글로벌 부문장)(오른쪽에서 5번째) 등 KBR 사 핵심 임원진이 참석한 가운데 KBR과 기술이전 협약을 맺고, 이전 기술 적용처 확대와 향후 협력 분야 확장 가능성 등에 대해 폭넓게 협의했다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 현지시각 6월 28일(금) 글로벌 엔지니어링 회사 KBR(Kellogg Brown & Root)*과 CPOx®기술** 이전 계약을 체결했다.

* KBR(Kellogg Brown&Root): 1998년 MW Kellogg가 Halliburton의 건설 자회사인 Brown & Root와 합병하여 설립한 화학/에너지 산업 등의 엔지니어링, 조달, 건설(EPC) 및 서비스 분야의 글로벌 기업으로 다양한 사업을 광범위하게 추진하고 있음.

KBR은 정유 및 석유화학 플랜트 엔지니어링 분야의 주요 포트폴리오로서 올레핀 생산 공장에 대한 기술 라이선스 및 엔지니어링을 제공하는 사업을 영위하고 있으며, 우리나라 대부분의 정유 및 석유화학 플랜트가 KBR 사의 엔지니어링 서비스를 받고 있음.

** CPOx(Catalytic Partial Oxidation)®기술: 촉매 부분 산화 기술로서, 촉매 방식 NCC 공정의 촉매 재생기 연료 다변화를 통한 CO2 저감 기술

CO2 감축과 더불어 경제성과 생산성 확보 가능(세계 최초)   기존 KBR 社의 K-COT 재생기는 고질적인 이상연소(After-burn*) 문제로 부생가스 사용이 불가능한 상태였으나, 기계(연) 보유기술인 CPOx(Catalytic Partial Oxidation, 촉매 부분 산화) 공정기술을 적용 시 After-burn 문제를 해결**하여 부생가스 활용이 가능해짐 * (After-burn) 공급한 연료가 촉매 층에서 연소되지 않고 촉매가 없는 상단에서 연소되는 비정상 운전 현상 ** K-COT 공정은 공기와 메탄(CH4)을 직접 활용하기에 불완전연소, 온도 제어 어려움 등의 다양한 문제가 발생하였으나 기계(연)의 CPOx 방식은 메탄을 촉매에 반응시켜 일산화탄소(CO)와 수소(H2)로 분해하고 촉매 재생기로 공급하여 After-burn 문제를 해결하여 반응기 부생가스 활용, 반응기 구조 안정성 확보 및 이를 통한 생산단가 절감이 가능함.

기계연 류석현 원장은 KBR 사 헨릭 라슨(Henrik Larsen) 부회장(청정 암모니아· 수소 글로벌 부문장) 등 KBR 사 핵심 임원진이 참석한 가운데 미국 휴스턴 KBR 본사에서 KBR과 기술이전 협약을 맺고, 이전 기술 적용처 확대와 향후 협력 분야 확장 가능성 등에 대해 폭넓게 협의했다.

 기계연 자율제조연구소 반도체장비연구센터 이대훈 책임연구원

기계연 자율제조연구소 반도체장비연구센터 이대훈 책임연구원, 조성권 책임연구원 연구팀이 처음으로 고안한 CPOx® 기술은 촉매 방식 NCC* 공정의 촉매 재생기에 연료유(Fuel Oil) 대신 공정 과정에서 발생하는 메탄을 열원으로 공급해 CO2 배출을 줄이는 기술이다. 

* NCC(Naptha Cracking Center) 공정: 원유 정제과정에서 추출되는 납사(Naptha)를 열분해하여 플라스틱의 원료인 올레핀(에틸렌, 프로필렌) 화합물을 생산하는 설비 공정. NCC 공정은 850도의 고온에서 운전되는 반면, 촉매 방식 NCC 공정은 650도의 비교적 낮은 온도에서 가동 가능해 에너지 절감 효과가 있다.

CO2 감축과 경제성 확보를 위해 촉매 방식 NCC 공정에서 촉매 재생기에 필요한 열원을 연료유(Fuel Oil)에서 메탄으로 대체해야 하는 필요성이 대두되었지만, KBR의 촉매 방식 NCC 공정인 「K-COT 공정」은 공정 부생가스인 메탄을 열원으로 공급할 때 고질적인 이상연소(After-burn)* 문제가 발생하여 메탄 사용이 불가능했다.

* 이상연소(After-burn): 공급한 연료가 촉매 층에서 연소되지 않고 촉매가 없는 상단에서 연소되는 비정상 운전 현상

기계연이 개발한 CPOx® 기술은 「K-COT 공정」에서 메탄을 촉매에 반응시켜 일산화탄소(CO)와 수소(H2)로 분해하고 촉매 재생기로 공급하는 기술이다. 이 기술을 통해 이상연소 문제를 해결할 수 있고, 이에 따라 탄소배출권을 확보해 올레핀(Olefin)* 생산단가를 절감할 수 있다.

* 올레핀(Olefin): 석유화학제품의 기초 원료로 각종 플라스틱을 비롯해 자동차, 전자, 건설, 제약, 의류 소재 등 거의 모든 분야에서 사용되는 가장 기초적인 원료물질

기계연 이대훈 책임연구원은 “연구의 시작 단계부터 현장의 수요에 기반한 목표 설정을 통해 문제 발굴, 솔루션 개발, 공정 적용성 확보를 추진하여 이룬 성과”라며 “CPOx® 공정기술을 시작으로 다양한 세계 최고의 공정기술을 개발해 국가 기술 경쟁력 향상에 기여하겠다”고 말했다.

기계연 류석현 원장은 “탄소 국경세 등 탄소 배출이 기업 경쟁력을 위협하는 가운데 KBR과 같은 세계적인 기업에 우리 연구원의 독자적인 기술로 탄소 배출 저감 관련 기술이전 성과를 이뤘다는 데 매우 의미가 크다”며, “앞으로도 기계연의 미래를 선도하는 우수한 기술들이 글로벌 산업 시장에서 가시적인 성과를 낼 수 있도록 실질적인 국제협력 네트워크를 확대하겠다”고 밝혔다.

기계연 류석현 원장(왼쪽)은 현지 시각 6월 28일(금) 미국 휴스턴 KBR社(Kellogg Brown&Root)를 방문해 헨릭 라슨(Henrik Larsen) 부회장(청정 암모니아· 수소 글로벌 부문장)(오른쪽)과 기술이전 협약을 체결했다.

 기술이전 계약을 체결한 CPOx® 기술 연구는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 ‘에너지 및 화학 원료 확보를 위한 대형 융합 플랜트 기술(주관: 한국화학연구원, 미래선도형 융합연구단, 박용기 단장)’ 과제 지원을 받아 수행됐다.

기계연 류석현 원장과 연구진은 현지 시각 6월 26일(수) 미국 메릴랜드 게티스버그 소재 국립표준기술연구소(NIST)를 방문해 양자 기술 표준화 및 나노 분야 협력 협의를 가졌다.

한편, 기계연은 기관 고유의 글로벌 협력 프로그램인 「With KIMM, to the World」를 운용하고 있다. 기계연 류석현 원장과 연구진은 KBR 사 기술이전 체결식에 앞서 지난 6월 24일(월)부터 26일(수)까지 미국 보스턴 하버드의대와 매사추세츠 종합병원(MGH), 매사추세츠 공대(MIT), 미국 메릴랜드 국립표준기술연구소(NIST) 등을 방문했다.

기계연 류석현 원장과 연구진은 현지 시각 6월 27일(목) 미국 워싱턴 D.C.에서 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 공동 주최·주관한 「2024 한-미 첨단산업 기술협력 포럼」에 참석해 KIMM-KETI-MIT Tech Talk 포럼을 개최했다.

연구진은 ▲ 현장형 면역진단 ▲ 차세대 고해상도 Micro-LED 디스플레이 ▲ 양자 기술 표준화 및 나노 분야 등에서 산업통상자원부 글로벌산업기술협력센터(GITCC) 및 산업기술국제협력지원단(NCC) 사업 등을 통한 긴밀한 국제 공동 연구 협력 방안에 대해 협의했다. 이어 6월 27일(목)에는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 주최·주관한 「제3회 한-미 첨단산업기술협력포럼」에 참석하여 MIT 등과 공동 포럼을 개최한 바 있다.