COLUMN


재생 가능한 메탄으로 그린 가솔린 만들기

2021.09.16

들어오는 천연가스를 고온 가열해 합성가스로 만든다. 증기 개질은 이를 메탄올로 바꾸고 매매 가능한 순수 수소도 부산물로 나온다. 그 후 TIGAS 공정이 메탄올을 휘발유로 상향 변환해 이산화탄소를 만들고, 이 이산화탄소는 생산량이 적은 유정으로 전달된다

 

최근 ‘친환경 이슈’를 다루고 얼마 지나지 않아 열혈 구독자로부터 연락이 왔다. 우리가 휴스턴의 나세로(Nacero)에서 만들고 있는 주요 대체연료 기술을 빼먹었다는 주장이었다. 그가 말한 기술은 “재생 가능한 에너지를 사용해 재생 가능한 천연가스에서 그린 가솔린을 만드는 기술”이다. 그는 이 기적의 연료가 미래 전기차 세상에서도 본인이 아끼는 자동차의 배를 채워주리라 기대하고 있었다. 그의 말처럼 나세로의 ‘그린 가솔린’ 제품들은 꽤 발전성이 보인다.

 

이 연료들은 탄소배출이 없는 건 아니지만, 탄소발자국이 석유 정제 휘발유보다 적어도 절반은 적다. 그리고 유황이 없어 촉매 컨버터 효율성을 떨어뜨리지 않으면서 지상 오존 발생도 없다.

 

나세로의 공정은 천연가스에서 더 작은 CH4 메탄 분자들을 모아서 휘발유를 구성하는 복합적 탄화수소 체인(주로 5~12개의 탄소 원자로 이루어짐)을 만드는 것이다. 그에 반해 원유는 길고 복잡한 탄화수소 체인으로 이루어져 유황과 같은 수많은 불순물을 포함하고, 이것들을 해체하고 정제해야 휘발유가 될 수 있다. 휘발유는 높은 가치의 결과물이지만, 정제회사들은 더 무겁고 더러운 탄화수소를 처리해야만 하는데, 결국 해상운송을 위한 선박용 연료유나 발전기를 위해 태우게 된다. 말하자면 정제법 그 자체도 엄청난 탄소 발자국을 남기는 것이다. 원유의 시추, 운송 또한 탄소 발자국을 남긴다.

 

미국 원유의 심장인 텍사스 펜웰에 첫 공장을 지은 나세로는 주변의 유전과 정제회사들에서 나오는 메탄을 공급 원료로 쓸 예정이다. 어차피 타오를 것이지만 휘발유로 태워진다면 추가적인 이산화탄소는 생성되지 않는다. 시립 쓰레기 매립지나 가축 배설물 등에서 나오는 메탄 배출물을 사용해 천연가스를 재생할 수도 있을 것이다.

 

텍사스주 펜웰에 위치한 나세로 공장은 미국에서 처음으로 태양에너지와 탄소 포집, 그리고 이 과정을 통해 얻은 천연가스로 휘발유를 만드는 곳이 될 것이다

 

나세로는 덴마크의 할도 톱소(Haldor Topsoe)에서 TIGAS 기술을 허가받았다. 이것은 여러 촉매반응을 통해 먼저 천연가스로부터 메탄올을 만들고, 상향 변환해 등록된 공정법으로 휘발유를 만들어내는 기술이다. 메탄에서 메탄올이 되는 과정은 합성가스를 만들기 위한 고온가열 과정을 거친다(일산화탄소, 이산화탄소, 수소를 가열). 이 단계를 위해 필요한 에너지는 현지의 태양광에너지 발전소에서 끌어온다. 메탄이 쪼개지면 폐열이 압축기와 펌프를 가동하는 증기를 만드는 데 쓰인다. 증기는 또한 차후 증기 개질 과정에도 사용된다.

 

메탄올의 상향 변환은 이산화탄소를 배출하고, 나세로는 여기서 발생한 이산화탄소를 포집 및 주입해 펜웰 공장 내부의 이산화탄소 파이프라인으로 주입한다. 이 이산화탄소는 생산량이 적은 유정으로 운반되어 그곳의  생산량을 늘리며 처리할 것이다.

 

공정법의 마지막 몇 단계의 조절은 옥탄값과 휘발성을 바꿀 수 있다(여름, 겨울 또는 높은 고도에서의 사용에 적용하기 위해). 전형적인 첨가물들을 더하고 나면 나세로 휘발유는 화학적으로, 또 기능적으로 다른 휘발유와 별 차이가 없게 된다. 원유에서 자연스럽게 발생하는 유황과 달리 불순물이 없다는 점만 빼고 말이다.

 

휘발유 한 배럴에 해당하는 천연가스 공급 원료량을 15~18달러(현재 원유가 대비 75~80% 낮은 가격)만 주고도 살 수 있다는 점에서 나세로는 자회사의 휘발유가 원유추출 휘발유보다 가격 경쟁력이 있다고 자신한다. 적용 가능한 주와 연방정부의 재생가능 연료 우대책, 그리고 탄소 발자국을 줄일 수 있다면 기꺼이 더 많은 돈을 지불할 의사가 있는 대중을 생각한다면 좋은 비즈니스 계획이 아닐 수 없다. 그리고 이 기술은 이미 투르크메니스탄의 아시가바트에서 인증되어 있다. 지난해 투르크멘가즈(Turkmengaz, 투르크메니스탄 국영 가스회사)가 비슷한 TIGAS 사업을 시작했기 때문이다.

 

펜웰 공장 건설은 올해 후반에 시작되고, 4년 안에 하루 7만 배럴 생산을, 몇 년 후에는 10만~12만 배럴로의 확장을 목표로 하고 있다. 나세로는 추가 시설을 가스가 풍부한 펜실베이니아 마르셀루스 셰일층 근처와 애리조나 킹맨에도 지을 예정이다. 향후 이 지역들에 자회사의 주유소를 열어 블루와 그린 가솔린 제품들을 마케팅하고, 그린 가솔린을 재생 가능한 천연가스의 대명사로 발전시키는 것도 기대한다. 

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : 프랭크 마커스PHOTO : 모터트렌드

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