큐슈를 중심으로 석유제품을 판매하는 신이데미츠(新出光)가 후쿠오카현에서 4년 전에 가동시킨 수소제조 플랜트를 폐쇄하였다. 지역의 간벌재 등 목질 바이오매스로부터 이산화탄소를 배출하지 않는 수소가스를 제조하는 선진적인 프로젝트였지만, 기술적인 문제를 해결하지 못해 바이오매스 수소의 제조, 판매사업으로부터 물러났다.
신이데미츠는 후쿠오카현 오무타시(大牟田市)에서 2011년 10월에 “후쿠오카 블루타워”의 시운전을 개시하였다. 세계에서 처음으로 목질 바이오매스를 가스화하여 수소를 제조하는 상용 플랜트로서 주목을 받은 프로젝트이다. 건설비의 2/3를 농림수산성의 보조금으로 충당한 국가적인 프로젝트였다.
신이데미츠 100% 출자에 의한 자회사 “이덱스 에코놀로지”가 사업화에 노력해 왔으나 2015년 10월 15일에 종식을 결정하였다. 당초 계획에서는 플랜트가 가동되어 6개월간 시운전을 거쳐 2012년 4월에 상용운전으로 이행할 예정이었다. 신이데미츠에 따르면 플랜트의 중핵기술인 “가스화 과정의 힛캐리어(열매체 알루미나 볼)에 의한 타르 제거”를 실현할 수 없었던 것이 사업화 철회의 요인이다.
후쿠오카 블루타워의 수소제조시스템은 제팬블루에너지(구 일본계획기구)가 개발한 “블루타워 기술”을 채용한 것이다. 원료가 되는 목질 바이오매스에 열을 가하여 가스화한 후에 그 가스에서 고순도의 수소가스를 정제하는 구조이다. 바이오매스에서 수소를 제조할 수 있으므로 이산화탄소를 배출하지 않는 수소제조방법 중 하나이다.
이 블루타워 기술의 최대 특징은 열매체로 “알루미나 볼”을 사용하여 수소를 대량으로 포함한 가스를 정제할 수 있다는 점이다. 알루미나 볼은 산화알루미늄을 직경 1밀리미터 이하의 구 형태로 만든 세라믹의 일종으로 열전도율이 높고, 석유와 가스에 포함된 불순물을 흡착하는 성질이 있다.
목질칩과 하수슬러지 등 바이오매스 원료를 고온으로 가열한 알루미나 볼에 접촉시키면 메탄을 주성분으로 한 바이오가스가 발생한다. 그리고 고온의 알루미나 볼을 바이오가스와 수증기로 접촉시켜 화학반응을 일으킴으로써 수소가스를 정제할 수 있다. 제팬블루에너지가 일본 국내 이외에 해외에서도 특허를 취득한 독자적인 기술이다.
통상적으로 수소가스는 LNG(액화천연가스)로 만들어지기 때문에 이산화탄소를 배출하나, 바이오매스를 원료로 사용하는 블루타워기술에서는 이산화탄소 배출량이 75%로 적게 된다. 추가로 알루미나 볼을 플랜트 내부에서 순환시킴으로써 기기의 폐색 트러블 등의 요인이 되는 불순물인 타르를 제거할 수 있다는 이점이 있다.
그러나 후쿠오카 블루타워에서는 알루미나 볼에 의한 타르제거 프로세스를 계획대로 실시할 수 없었다. 때문에 고순도의 수소가스를 안정적으로 제조할 수 없으며, 사업화를 단념하는 결과가 되었다. 이미 제조플랜트는 9월 말에 폐쇄되고 앞으로 해체될 예정이다. 사업회사인 이덱스에코놀로지도 해산하게 된다.
당초 계획으로는 1일에 15톤의 목질칩을 원료로 7,200입방미터의 수소가스를 제조할 것을 목표로 하였다. 도요타자동차의 연료전지차 “MIRAI”는 수소 1입방미터에서 10킬로미터 정도의 주행이 가능하며, 1일당 7만 2,000킬로미터분의 수소를 공급할 수 있는 능력에 필적한다. 신이데미츠는 연료전지차의 보급 전에 바이오매스를 사용한 수소제조, 판매사업에서 물러나게 되었다.
블루타워기술은 후쿠오카 이외에 전국 3개소에서 실증플랜트에서 사용되고 있다. 그리고 이와테현의 미야코시(宮古市), 이시카와현의 와지마시(輪島市), 미야자키현의 구시마시(串間市)에서는 상용플랜트의 건설계획이 진행 중이다. 지역의 바이오매스 자원을 활용한 이산화탄소를 배출하지 않는 수소를 제조할 수 있다면 장래를 위하여 일본의 재생가능에너지를 확대하는 유효한 수단이 될 것이다.
후쿠오카에서 해결하지 못했던 기술적 과제를 극복함으로써 차세대 바이오매스 수소제조기술의 실용화가 전진하게 되었다. 건설 중인 상용플랜트가 빨리 안정적인 가동을 개시할 수 있도록 기대한다.
(그림 1) 목질 바이오매스를 사용한 수소제조시스템
(그림 2) 바이오매스에서 수소가스를 생성하는 “블루타워기술”
(그림 3) 블루타워기술을 채용한 실증 플랜트
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