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C1가스분리·전환연구센터

국내외 천연가스 및 미활용탄소자원 내 C1가스(이산화탄소, 산업부생가스, 바이오가스)를 원료로 플랫폼화합물, 고부가 화학제품과 청정연료를 제조하는 촉매 및 공정개발을 수행하고 있습니다.

나노기술 기반의 촉매설계기술, 에너지 효율을 높이기 위한 반응기 설계 기술 그리고 실용화에 가까운 공정 기술개발을 바탕으로 20년 이상 관련 연구를 수행하고 있습니다.
특히 최근 파리기후협약 발효와 함께 온실가스 저감을 위해 국내 미활용탄소자원 활용을 위한 원천연구에 힘을 쏟고 있으며, 온실가스저감에 기여할 수 있고 경제적 효과도 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

온실가스분리회수그룹은 철강, 유기성 폐기물, 화력발전, 석유화학, 천연가스, 반도체 등 다양한 산업배출원에서 발생하는 다양한 조성의 부생가스나 연소배가스에서 지구온난화를 직,간접적으로 야기하는 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 아산화질소, 불화가스 등의 온실가스들을 분리회수할 수 있는 차세대 기체 분리소재 및 분리공정기술을 개발함으로써 고부가가치 탄소자원화 화학제품의 기초원료가스를 공급하는 동시에 지구온난화를 방지하는 역할을 수행하고 있습니다.

세부적으로는 기체분리를 위한 고선택성 기체분리막 원천 고분자소재의 개발부터 고투과성(high flux) 비대칭 구조의 중공사막 및 복합막의 가공 및 대면적 막모듈 개발, 개발된 막모듈을 적용한 고순도 고회수율의 벤치, 파일럿규모의 막분리 공정기술을 연구하고 있습니다 특히, 고선택적 분자체, 흡수, 흡착, 촉진수송의 기능을 가진 나노복합체 분리소재를 고분자 분리막에 접목시킨 혼성복합막(Mixed Matrix Membrane)의 원천연구나 흡착, 증류, 반응 등의 타분리 및 전환기술의 장점을 혼합한 혼성분리 공정기술에 대한 연구도 진행하고 있습니다.

이러한 기체분리막 복합소재 및 분리기술을 적용하여 탄소자원화 화학제품 생산과정에서 발생되는 수소, 일산화탄소, 올레핀, 알콜, 유기산 등 산업용 고순도 기-액상 화학원료, 신재생에너지를 제공하는 분리공정 연구도 하고 있습니다. 그 외에 기체분리막을 통해 회수된 이산화탄소 등을 양/음이온교환막 및 전기투석기술을 복합시켜 해수/폐수의 광물탄산화를 통한 마그네슘, 리튬 등의 고부가가치 희소금속 회수 및 농도차 해수발전 등의 연구도 수행하고 있습니다.

  • 최근 20년간 C1그룹 연구분야

    1. 1. 천연가스와 CO2로부터 합성가스 생산
    2. 2. 메탄올/디메틸에테르 합성
    3. 3. C2+ 알코올 합성
    4. 4. 메탄올 전환(MTO/MTP/MTA)
    5. 5. F-T 합성
    6. 6. 합성가스로부터 올레핀 생산
    7. 7. 합성가스로부터 방향족 화합물 생산
    8. 8. CO2 수소화
  • 핵심기술

    1. 1. 나노기술 기반 촉매
    2. 2. 반응공학 및 반응기 설계
    3. 3. 공정설계 및 스케일 업
탄소 나노채널 내 코발트 촉매의 F-T 합성반응
GTL(Gas-to-Liquids) & GTC(Gas-to-Chemicals)
  • 책임자

    전기원 박사
    82-42-860-7671
    kwjun@krict.re.kr
    곽근재 박사
    82-42-860-7383
    gkwak@krict.re.kr

기술개발 전략

[KRICT GTX 개발]

[온실가스분리회수그룹 연구개발 전략과 방향]

[Membrane-based Gas Separation Technology]

기술개발 현황

C1가스로부터 에너지 및 기초 화학원료 제조를 위한 화학공정기술 개발

  • 기초화학원료(올레핀, 알코올, 아로마틱스), 청정액체연료 생산을 위한 촉매공정기술 개발
  • 국내형 C1자원 전환기술 (산업 부생가스 활용기술, 온실가스 활용기술 개발)
  • 신재생에너지 기반 플라즈마 이용 고부가가치 화학제품 제조기술 개발

저부가가치 탄소자원을 활용한 고부가가치 화합물 제조 기술 개발

  • 천연가스와 CO2로부터 고효율 메탄올 생산기술 개발
  • 메탄올 원료 기초화학원료(올레핀, 아로마틱스) 및 청정액체연료(가솔린, DME) 생산기술 개발

셰일가스 및 중소규모 천연가스 활용을 위한 촉매공정 시스템 개발

  • 마이크로 반응 시스템을 이용한 모듈형 GTL (Gas-to-Liquid) 시스템 개발
  • 합성가스 및 수소생산을 위한 천연가스 리포밍 기술 개발

[기술 로드맵]

기술로드맵
기술 1단계 2단계 3단계 4단계
2006 ~ 2009 2010 ~ 2012 2013 ~ 2015 2016 ~ 2020(진행중)
CGTM
(메탄올)
실험실 규모(5kg/day) 파일럿 플랜트(50kg/d) 데모 플랜트(10 ton/d) 데모 플랜트(10 ton/d) 운전 완료 및 상용플랜트 기본설계 패키지
GTL
(액체 탄화수소)
실험실 규모(0.1 bpd) 파일럿 플랜트(1 bpd) - 데모 플랜트(100 bpd) 계획
MR-GTL
(액체 탄화수소)
- 실험실 규모(0.01 bpd) 파일럿 플랜트(0.2 bpd) 데모 플랜트 (20 bpd) 계획
GTC
(올레핀, 방향족 화합물)
실험실 규모(기초연구) GTO 파일럿 플랜트 (10 kg/d) GTA 기초연구 GTA 추가개발 및 파일럿 플랜트(10 kg/d)
기술이전 GTL 1단계 메탄올 합성 GTL 2단계 ?

 

철강부생가스 내 고부가가치 탄소자원화 원료가스 고순도 분리회수 기술 개발

  • 철강부생가스 내 고농도 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 수소의 고순도 정제용 분리막 및 흡착 소재 개발
  • 개발된 분리막 소재의 가공을 통한 고투과성 복합막 및 대면적 모듈 제조 및 막분리-흡착 혼성분리 파일럿 공정 설계, 제작, 운전 및 스케일업 상업화 기술 개발

바이오가스로부터 도시가스/자동차 연료/탄소자원화용 고순도 메탄 및 이산화탄소 분리회수기술 개발

  • 폴리이서설폰 및 지환족 폴리이미드 막소재의 개발 및 비대칭 기체분리용 중공사분리막 개발 및 이들을 이용한 다단공정을 이용한 고회수율, 고순도 메탄, 이산화탄소 분리회수 실증 플랜트 설계 및 제작, 운전 및 스케일업 상업화기술 개발
  • 음식물 쓰레기 처리장 내 메탄가스 정제 탈황화수소, 탈암모니아의 산화철 흡착/촉매 전처리기술 개발 및 실증플랜트 설게, 제작, 운전 및 스케일업 상업화기술개발

화학산업공정 유래 아산화질소 (N2O) 분리회수 기술 개발

  • 화학산업의 아디픽산 (adipic acid) 생산공정 유래 아산화질소의 고순도 정제기술 개발
  • 변성 폴리이서설폰 및 폴리이미드 막소재의 개발 및 이들을 이용한 비대칭 중공사막 및 대면적 막모듈의 개발 및 이들을 이용한 분리막 다단공정 기술개발
  • 다단 분리막, 흡착기술, 저온증류 혼성공정을 이용한 반도체급 고순도화 정제회수 실증플랜트 설계, 제작, 운전 및 스케일업 상업화기술 개발

나노구조체/고분자 복합소재를 이용한 올레핀 분리막 시스템 기술 개발

  • 전이금속 및 아민계 고분자, 불소계 폴리이미드를 복합시킨 나노구조체를 이용한 촉진수송 개념을 도입한 올레핀 선택적 투과 복합막 개발
  • 개발된 분리막의 대면적 모듈화 및 파일럿 스케일 규모의 올레핀 분리막 실증 플랜트의 설계, 제작, 운전 및 스케일업 상용화 기술 개발