▲ 사진=바이오프랜즈

세계 굴지의 디메틸에테르(DME) 생산업체인 바이오프랜즈(Bio Friends, Inc.)가 청정 수소 및 전도성 카본 블랙(ECB) 생산 등으로 사업 영역을 확장한다고 발표했다.

바이오프랜즈가 생산한 수소는 연료 용도 외에 포집된 이산화탄소(CO2)를 결합해 e-메탄올(eMethanol)과 eDME를 생산하는 데도 사용될 예정이다.

바이오프랜즈의 대표인 조원준 박사는 “현재 상용화된 모든 수소 생산 방식을 신중하게 검토한 결과 바이오 가스, 재생 천연 가스(RNG), 메탄 또는 에탄과 같은 모든 지방족 탄화수소를 순수한 수소와 전도성 카본 블랙으로 변환할 수 있는 프라임 플라즈마(Prime Plasma, Inc.)의 DC 플라즈마 기술을 활용하기로 했다”고 밝혔다. 그는 “또한 프라임 플라즈마의 프로세스는 CO2 배출이 전혀 없는 100% 친환경 기술인 만큼 독보적 이점을 제공한다”고 덧붙였다.

바이오프랜즈가 제공하는 수소 플랜트의 주요 적용처는 한국 내 충전소와 연료전지 전기 자동차(자동차 및 트럭)에 연료를 공급하는 것이다. 한국은 2040년까지 연료전지 전기차 620만 대의 연료 수요를 충족하기 위해 1200개의 충전소를 갖출 것으로 전망된다.

고품질 ECB에 대한 수요는 향후 몇 년 동안 한국과 일본에서 매우 높은 성장세를 보일 것으로 예상된다. 이는 주로 리튬 이온 교환 배터리 및 초전도 전자 산업에서 새로운 요구 사항이 등장했기 때문이다. 프라임 플라즈마의 회장인 라비 란드하바(Ravi Randhava) 박사는 “프라임 플라즈마의 DC 공정은 AC 공정보다 훨씬 우수하다”고 강조했다. 그는 “이 공정은 전력 필요량이 적으며 플라즈마 영역에서 온도가 대단히 높고 스퍼터링(sputtering)이 없어 더 높은 품질의 카본 블랙을 얻을 수 있다”고 설명했다.

프라임 플라즈마의 DC 기술이 요구하는 열역학적 에너지는 물의 전기분해 또는 수증기 메탄의 개질반응(SMR, 증기 메탄 개질 방식)을 통해 수소를 만드는 데 필요한 양의 25% 미만이다. 또한 전기분해로는 전도성 카본 블랙 등 고수익을 창출하는 부산물을 생성할 수 없다. SMR은 탄소 배출과 잠재적 폐기 및 저장 측면에서 자체적인 문제가 있다.

이와 함께 프라임 플라즈마의 공정은 최근에 제안된 다른 두 가지 수소 생산 방식, 즉 용융 금속조를 사용하는 메탄의 열분해 및 촉매와 결합된 저온 플라즈마 접근법에 비해서도 훨씬 우수하다.

바이오프랜즈와 프라임 플라즈마가 수행한 엔지니어링 연구에 따르면 하루에 99.99% 순도의 수소 7톤과 ECB 21.2톤을 생산하도록 설정된 회사의 기본 설계에는 하루 28.8톤의 메탄(파이프라인 천연 가스 또는 정제된 바이오 가스) 공급량과 그리드나 태양광, 풍력발전소 또는 지역 발전소에서 공급받을 수 있는 5MW의 전력이 필요하다. ECB의 일반적 시장 가치는 톤당 2000달러~3000달러 수준이다. 하루 2.5톤의 수소를 만드는 축소 버전도 소용량 적용 분야를 위해 개발됐다.