사업소개

HR System

Summary

차별화된 Gasification
산화, 환원 분리반응기술

폐자원 친환경 자원화
Syngas(H2,CO) 생산

고온 (1300℃이상) 환원반응
각종 오염물질 미 발생

흡열반응으로 안전한 환원로
온도 및 압력 유지가능

UP-Cycling Technology

탄소중립 구현 폐기물자원 수소에너지화

HR System Gasification Reactor

Global Trends
1992년 리우 환경회담 이후 환경문제는 개별 국가만의 문제가 아닌 세계적 이슈로 본격적으로 대두되었고 이후 2005년 기후변화에 대응하는 교토 의정서가 채택됨
특히 2016년 파리기후협약을 그 전환점으로 하여 121개국에서 2050까지 완전한 탄소중립을 목표로 기후동맹을 맺고 이를 실천할 행동규범(Action Plan)을 제정함
이미 미국, 유럽 등의 선진국에서는 RE100, Euro taxonomy등의 규약이 실효적으로 발동되고 있으며 구글, 애플 등 세계적 글로벌 기업들이 이에 동참하고 있는 추세임
Domestic Situation
우리 정부에서도 2030년까지 기존발생량 대비 40% 감축하고 2050년에는 ‘순배출량 0’으로 달성하겠다는 목표를 담은 2개 안건을 2020년 10월에 확정하였음
2030 국가온실가스 감축목표(NDC) 상향안, 2050 탄소중립 시나리오를 실현하기 위한 대통령 직속기구 “탄소중립 위원회”를 신설 (예산12조원)
“탄소중립, 수소경제화”는 이제 국내외 대세적 흐름이고 이에 따라 국내 산업구조의 구조조정이 불가피한 상황이며 특히 환경규제의 비가역성을 고려하면 친환경기술 개발은 이제 선택이 아닌 필수인 상황으로 바뀌어가고 있음
Hydrogen
원소주기율표의 1번이며, 우주질량의 약 75%를 차지하는 가장 풍부한 원료
GREEN(수전해수소)
태양광풍력 등 재생에너지에서 생산된 전기로 물을 전기 분해하여 생산하는 방식 수소와 산소만 생산되므로 오염물질이 없음 (CO2 Zero) 생산단가와 전력소비량이 높고 대규모설비가 필요하고 지역제한이 있음
GRAY(추출개질수소)
천연가스를 고온고압 수증기와 반응시켜 물에 함유된 수소를 추출하는 개질 방식 낮은 생산단가와 대량생산이 가능하고 수소 1kg 생산에 이산화탄소 11kg 배출
BROWN(추출개질수소)
석탄이나 갈탄을 고온고압에서 가스화 하여 수소가 주성분인 합성가스를 만드는 방식 이산화탄소가 많이 발생
BlUE(탄소배출저감수소)
천연가스와 이산화탄소 포집 설비를 이용하여 생산한 수소 발생한 이산화탄소를 CCUS(Carbon Capture Utilization & Storage)하여 배출량을 저감 브라운, 그레이보다 친환경적인 생산 방법이며 그린에 비하여 경제성이 뛰어남

핵심기술원리 & 이론적 배경

  • 폐기물로 버려지는 폐자원 중에서 모든 유기물을 고온열분해기 내에서 산화-환원과정을 (Oxidation & Reduction in Hi-temperature Reactor)통하여 에너지 자원화 하는 것
  • 가장 유사한 기술인 단순 고온소각방식, IGCC, 폐 플라스틱 정제유, 고온 용융방식과도 차별화된 방식으로 폐기물 발생량 자체를 줄일 수 있는 획기적인 청정기술임
Lurgi Process
H2O,CO, CO2, H2가 약 1,300℃ 이상에서 열역학적 균형을 이루고 있을 때 탄소는 CO가 되고 수소는 H2 로 환원된다 (1934년 Lurgi)
Chemical Equation
H2O + CO2 + 2CH4 + H2 + CO → 6H2 + 4CO

Lurgi Process

538 ℃ 에서 가스의 구성성분은 H2O > CO2 > CH4 > H2 > CO 를 이루고

온도가 증가할수록 H2O, CO2 , CH4 는 감소하고 H2 , CO 는 증가하여

1,315 ℃ 이상에서 H2O = CO2 = CH4 = 0 으로 H2 : CO = 3.2 : 6.8 의 비율로 남게 된다.

Mechanism Comparison with Incineration

Incineration

PET : C10H8O4

4CO2 + 4H2O + nNO2 + nN2O + Aromatic compounds

HR System

PET : C10H8O4

10CO + 10H2

기술성숙도 & 사업화 대상 제품 핵심사양

  • 핵심기술을 구현한 시제품을 완성하여 공장 내 시험가동을 하였고, 개선된 장비로 3차 시연회를 준비 중이다.
  • Reactor Spec: 30 ton/day, Max Temperature 2,000℃
  • Operating Spec: Smart Auto Control System (자동 연속 운전방식)
  • 연료공급방식: 자체 생산된 합성가스(수소)의 일부를 사용
  • 지식재산권명(특허):무산소 환원 반응로, 슬래그 리무버를 포함하는 환원 반응로

Reactor Technology Outline

During Reaction

After Reaction

HR System 공정과정

10ton 플랜트 파일럿 설비동 배치도

10ton 플랜트 3D 모형

Technical Comparison with Pyrolysis, Incineration

  Incineration Pyrolysis HR System
Base Material Waste matter Plastic waste Organic matter
Product None Pyrolysis oil Syngas(CO+H2), Hydrogen(H2)
By-Product H2SO4, HNO3, C12H7ClO2(Dioxine), etc Syngas, Char, Tar, etc CaCl2, H2S, CO2
Temperature 850-1,000 ℃ 500-900 ℃ 1,400-1,600 ℃
Process Continuous Batch (14-16 hr) Continuous
Reaction Oxidation Oxidation Oxidation & Reduction

HR System 활용방안

Consortium

Financial forecasting