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1 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008, pp 총 설 직 간접석탄액화기술동향 박주원 박철환 김학주 * 정헌 * 한춘 광운대학교화학공학과 서울시노원구월계동 * 한국에너지기술연구원합성석유연구단 대전시유성구가정로 102 (2007 년 11 월 12 일접수, 2007 년 12 월 1 일채택 ) Trends of Direct/Indirect Coal Liquefaction Technologies Joo-Won Park, Chulhwan Park, Hak-Joo Kim*, Heon Jung* and Choon Han Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Wolgye-dong, Nowon-gu, Seoul , Korea *Synfeul Research Center, Korea Institute of Energy Research, 102 Gajeong-ro, Yuseoung-gu, Daejeon , Korea (Received 12 November 2007; accepted 1 December 2007) 요 약 1920 년대독일에서최초로시도되어진석탄액화 (coal liquefaction, coal-to-liquid, CTL) 는액화방법에따라직접석탄액화 (direct coal liquefaction, DCL) 와간접석탄액화 (indirect coal liquefaction, ICL) 로나누어진다. 석탄액화기술은 1970 년대부터 2000 년대까지다양한연구개발을통해원유를대체할수있는자원으로개발되고최적화되어왔다. 특히최근에는국제유가의상승및원유수급의불안정으로인해안정적이고매장량이풍부한석탄에대한관심이더욱높아지고있으며여러국가에서석탄액화프로젝트가진행중에있다. 본고의취지는석탄액화기술의기술개발현황및동향을검토하는데있다. 따라서직 간접석탄액화공정비교와함께각국의석탄액화사업현황및동향을소개하였다. 석탄액화사업은대규모의국책사업으로추진되어야하며정부의지원하에해외선진기술습득의길을모색하여야할것이다. Abstract Coal liquefaction technology was established in Germany in 1920s. Coal liquefaction refers to the process in which coal is converted into liquid fuels such as gasoline and diesel oil under certain conditions. Coal liquefaction is usually classified into direct coal liquefaction (DCL) and indirect coal liquefaction (ICL). Various technologies for coal liquefaction, conducted between 1970s and 2000s, resulted in the development and optimization of a communication ready technology for the production of petroleum substitutes as refinery feedstocks. The purpose of this paper is to review the research, development and demonstration of coal liquefaction. In these respects, various DCL and ICL processes under development were illustrated and compared. Also, the status and perspective of coal liquefaction projects in the world were viewed. Considering the scale, and technical difficulties of domestic coal liquefaction, the project has be leaded by the government. Key words: Coal to Liquid, Liquefaction, Direct Coal Liquefaction, Indirect Coal Liquefaction 1. 서론 두차례에걸친석유파동은세계에너지문제의심각성을일깨워주었으며대체에너지개발을촉진시키는계기가되었다. 또한 1990 년대초의걸프전쟁및 2000년대의아프간전쟁과이라크사태등은세계각국들로하여금석유자원의무기화에따른대처방안수립의심각성을다시금일깨워주는계기가되었다. 현재세계각국은자국의에너지확보에주력하고있으며우리나라도현재와같이국제원유시장이불안한상황에서국내의해외에너지의존도는날로 To whom correspondence should be addressed. chan@kw.ac.kr 높아가고있음을감안할때세계어느나라보다도대체에너지개발은시급한과제이다. 석유의대체자원으로서의석탄은매장량이풍부하고전세계에걸쳐비교적균일하게분포되어있어수급및가격이안정적 [1] 이므로석유자원이전혀없는우리나라의경우석탄을인조원유로전환시키기위한석탄액화기술은장차상당한중요성을지닐것으로예상된다. 석탄액화공정은석유자원이전혀없는독일에서 1920년대최초로개발되어 2차세계대전중독일에서 12개의석탄액화공장이가동되어독일내비행기유의 98% 와전체탄화수소제품원료의 47% 를공급하였으나종전과더불어대부분의연구및생산활동이거 248

2 직 간접석탄액화기술동향 249 의중단되었다. 특히 1950년대초중동의유전발견후석유개발이계속되면서종전후미국정부에의해간신히명맥을이어오던석탄액화공정의상업화연구는석유에비해높은석탄액화유의생산원가때문에긴휴면상태로돌입하게되었다. 그러나 1960년대에들어서석탄액화반응기구가규명되기시작하면서보다경제적이고완화된반응조건하에서석탄액화유의제조가가능해졌으며, 두차례에걸친석유파동이후그관심이한층높아져여러국가에서자국만의석탄액화공정을연구, 개발하게되었다. 남아프라카공화국은 1955년에자국의고회분저급석탄을이용한석탄간접액화플랜트인 Sasol 1을 Sasolburg에건설하였다. 이는세계최초의석탄액화상용화공장이며그후 1980년과 1982년에 Sasol 1을개량한 Sasol 2, 3을추가로건설하여현재남아프리카공화국의수송연료수요의 27% 를생산하고있다. 또한미국일본등의선진국들은자국의특성에맞는석탄액화공정을개발하여파일럿플랜트의시험가동을완료하고국내및세계여러곳에서석탄액화상용화공장설립에박차를가하고있다. 중국도 2002년중국최대석탄회사인 Shenhua Group Corp. 이수송연료생산을목적으로내몽골자치구 Baotou 130 km 남부에위치한 Majiata 에 20,000 배럴 / 일규모의석탄직접액화공장건설을발표하였으며, 2007년현재건설이완료되어가동을준비하고있다. 뿐만아니라인도, 뉴질랜드, 호주, 필리핀등에서도석탄액화와관련된다양한프로젝트가준비중이거나실행중에있다. 이처럼전세계가석탄액화사업에혈안인것은무엇보다석탄이지구촌전체수송에너지의 90% 를차지하고있는석유를대체할수있는가장현실적인대안이기때문이다. 이러한세계각국의석탄액화프로젝트의영향으로국내에서도석탄액화에대한관심이높아지고있다. 2007년에들어서에너지전문기업인케너텍이인도네시아석탄액화사업권을획득했다. 산업자원부와케너텍은인도네시아에너지그룹인느안사그룹과공동으로직접석탄액화사업을추진하기로하는양해각서를체결하였으며, 이사업은인도네시아칼리만탄지역에서생산되는저칼로리석탄을석유로전환하는대규모프로젝트다. 양측은앞으로 1년동안사업타당성을검토하고 2012년까지하루 10만배럴규모석유생산체제를갖출계획이며, 이는연간으로단순환산했을때생산규모는 3300만배럴이며배럴당 90 달러를감안하면연간 29억달러를웃돈다. 이에본고에서는현재진행되고있는직 / 간접석탄액화공정의기술개발현황을소개하고최근의연구개발동향에대하여기술하고자한다. 2. 석탄액화공정 2-1. 직접석탄액화공정석탄직접액화공정은크게 single-stage 공정과 two-stage 공정의 2종류로구분할수있다. Single-stage 공정은단일반응기에서석탄의열분해와수소화가같이일어나도록구성되어있고, two-stage 공정은 2개의반응기가직렬로연결되어, 첫번째반응기에서는석탄이열분해되고, 두번째반응기에서는수소화가이루어져액화유가생성되도록구성되어있다. Table 1은현재까지개발되어진 single-stage 공정및 two-stage 공정을나타낸것이다. 주요공정별개요는다음과같다 NEDOL 공정일본은 1920년과 1930년사이에 South Manchurian Railway 주식회사가 Bergius process를이용한석탄액화에대하여기본적인연구를시작한것이석탄액화에대한연구의시작이었으며, 1935년 bench-scale의 PDU(process development unit) plant의운영을시작하였다. 이연구를바탕으로중국의 Wushun 탄광지대에매년석유 2만톤을생산하는플랜트가건설되었고이플랜트는 1943년까지운전되었다. 그러나 2차세계대전이후군사목적으로사용되었다는이유로미국에의해일본의석탄액화연구는중지되었고, 1955년에국가연구소와대학등에의해석탄액화연구가다시시작되었으나, 석탄의고압수소화분해법에의한석유생산연구가아니라화학물질생산에관한연구이었고이러한연구는 1975년까지계속되었다. 이후일본은 1974년제1차오일쇼크의막바지에석유대체에너지개발프로그램의부분으로일본의독자적인석탄액화기술개발프로젝트인 Sunshine 프로젝트를발족하였다. Sunshine 프로젝트에의하여 NEDO(new energy development organization, 현재는 new energy and industrial technology development organization) 의주관하에크게역청탄과갈탄의액화효율상승을위한 2가지연구과제가국가적인지원하에수행되었다. 1978년부터 1983년까지일본에서는 3개의회사가서로다른석탄직접액화공정 (direct hydrogenation, solvent extraction, solvolysis liquefaction) 을개발하였으며, NEDO의주도하에 3개공정을조합하여아역청탄과저급역청탄의전환을목표로 NEDOL 공정을개발하였다 (Fig. 1). 이공정의핵심은석탄의액화반응을위한단위공정과용매의수소화처리반응을위한단위공정으로이루어진 two stage process로서수송연료제조가목적이라할수있다. 이공정의연구는 0.1 톤 / 일규모의 bench unit와 1 톤 / 일규모의 PDU와 PSU 가한공정씩있으며, 1988년 1 톤 / 일규모의 PSU급석탄액화장치 Table 1. Single & two-stage DCL processes [6] Single-stage processes -Solvent refined coal process (SRC-I and SRC-II) : Gulf oil -Exxon donor solvent (EDS) process -H-coal process : HRI -Imhausen high-pressure process -Conoco zinc chloride process -Kohleoel process : Ruhrkohle -NEDO process Two-stage processes -Consol synthetic fuel (CSF) process -Lummus ITSL process -Chevron coal liquefaction process (CCLP) -Kerr-McGee ITSL work -Mitsubishi solvolysis process -Pyrosol process saarbergwerke -Catalytic two-stage liquefaction process : DOE and HRI(HTI) -Liquid solvent extraction (LSE) process -Brown coal liquefaction (BCL) process : NEDO -Amoco CC-TSL process -Supercritical gas extraction (SGE) process Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008

3 250 박주원 박철환 김학주 정헌 한춘 Fig. 1. NEDOL process flow chart [10]. 를건설하여운전하였고, 150 톤 / 일규모의파일럿장치를 1996년 Kashima에건설하고 6,200시간동안시운전하였다. 이때액화유의수율은 58% 였다. NEDOL 공정에서는석탄가루가 2~4% 의합성철촉매와함께재순환된액화유에슬러리화되어 150~200 기압, 435~465 o C로유지된반응기에수소와함께주입된다. 슬러리의반응기체류시간은 1시간이다. 용매수소화처리반응단위공정은반응온도가 320~400 o C 이며, 반응압력은 100~150 기압, gas/solvent 비율이 28(scf/lb), 반응시간은 60분이며 Ni/Mo 촉매가사용된다. 반응기출구물질은식혀서상압증류탑에서경질유를분리하고탑저제품은감압증류탑으로보내진다. 감압증류탑에서분리된중질유의일부는수소화반응기에서수소가첨가되어석탄액화용매로재순환되며감압증류탑저제품은수소제조용도로사용된다. NEDOL 공정의액화유는다른공정액화유에비해저급이어서강도높은 upgrading을필요로한다 H-Coal 공정본공정은 1964년부터 Hydrocarbon Research Inc.(HRI사, 현 HTI 사 ) 에서개발된액화방법으로직접촉매를사용하는대표적방식이다. 본공정은 1970년대에이어 1980년대에들어서하루생산 200 톤의대규모시험가동을거친, 상용화가가능한방법이다. 본공정은최종원하는연료종류에따라 fuel-oil mode 또는 syncrude mode 로조업가능하며공정도는 Fig. 2에나타나있다. 건조된미분탄은순환유와혼합되어 200 기압으로투입되어수소와혼합된다. 이혼합물은 370 o C로가열되어 ebullated-bed catalytic reactor로하부에서주입된다. 반응기내에서는촉매가유동층상태로부유하면서석탄액화를진행시킨다. 이때촉매는약간씩투입및배출하면서반응기내에서활성도를유지시킨다. 반응온도는 450 o C Fig. 2. H-coal process flow chart [11]. 를유지하며, 반응기내에튜브를설치하여반응물을순환시킨다. 반응기에서배출되는증기는냉각되어액화분리한다. 또한생성가스는 scrubber를통해탄화수소, 암모니아, 황화수소등을제거한후수소는순환시킨다. 반응기하부에서배출되는슬러리는상압으로감압되어증류분리한다. 증류는상압및진공의두공정을거쳐세부분류된다. 본공정도가장큰문제점은고액분리이다. 본공정에서는 hydrocyclone에의해순환액으로부터약 60% 의고체분리가가능하다. 또한 syncrude mode에서는진공증류시여분의고체물질제거가가능하지만 fuel-oil mode에서는그분기라어려운단점이있다 BCL(brown coal liquefaction) 공정 BCL(brown coal liquefaction) 공정은호주에있는수분함량이높 화학공학제 46 권제 2 호 2008 년 4 월

4 직 간접석탄액화기술동향 251 은 Victoria 석탄을액화시키기위하여일본-호주상호연구개발계획의일환으로호주의 Victoria, Mornsell에 50 톤 / 일규모의공정을건설하여 1987년부터 1990년 10월까지가동완료하였으며실제연속안정가동시간은 1,726시간이었다. 이공정은 2단수소화공정으로서각단사이에탈회장치 (deasher) 가설치되어있다. 우선첫번째반응기는철성분의함유량이높은슬러리촉매를사용하며, 두번째반응기에서는 Ca-Ni-Mo 촉매가충진된고정층반응기가이용된다. 첫째단의반응압력은 150~200 기압, 반응온도는 427~448 o C이고대상석탄의수분함량 (60% 이상 ) 이높기때문에특수한탈수건조시스템이필요하다. 두번째단의반응압력은첫번째단과같으며반응온도는첫단보다낮은 360~400 o C이다. 생성액화유수율은약 50%(daf 석탄기준 ) 의경중 ( 中 ) 간증류유가된다. 또한파일럿테스트가종료후에도 0.1 톤 / 일규모의벤치급장치를이용한연구가계속수행되어파일럿에비해 24% 이상의효율증가가능성을확인하였다 CTSL(catalytic two stage liquefaction) 공정이미개발된 H-Coal 공정은고온 (440~450 o C) 촉매공정으로서, 과도한열분해에의한다량의탄화수소기체생성과수소소모량이높다는단점이있다. 고온이되면액화및경질화반응에는유리하지만수소공여용매를만드는데있어서는바람직하지못하다. 따라서분해반응과수소화반응속도를조절하고, 용매의수소공여능력을증진시키기위하여 2단공정이개발되었다고볼수있다. 1982년도에 HRI에서촉매이단공정개념을최초로도입하였다 (Fig. 3). 이공정은첫번째반응기의온도를 400 o C 정도로낮춰서수소화및분해반응속도의균형을꾀하고재순환용매가반응도중에직접수소화됨으로써자유기로의수소전달속도를용이하게하고, 두번째반응기는수소화분해반응속도를증가시키고, 방향족용매를생산하기위하여 1단반응기온도보다높은온도인 435~440 o C에서운용하게된다. 참고로 2단반응에서생성된방향족용매는 1단반응기에서수소화된다. 이렇게첫단반응온도를낮춤으로써수소소모량효율을증가시킬수있고기존 H-Coal 공정에비해약 50% 정도의탄화수소기체생성량감소를가져오게되었다. 한편 2단촉매공정을거친액화생성물은두번의촉매수소화에의하여경질 고급화가가능하게되었고, 또한탈화장치로도 입되는잔사도기존의여과장치로도고-액분리가가능하게되었다. 공정효율개선, 즉, 액상증류유의수율을높이기위해서는회재와함께배출되는잔사의양을감소시켜야하며결국잔사를증류유로전환시키는것이필요하게된다. 기존의 1단촉매액화공정인 H-Coal 공정은 American Cyanamid 1442B인 Co-Mo/-Al 2 O 3 촉매를사용했으며이촉매는석유잔사를수소화분해시키기위하여기존에개발된것이다. 반응측면에서보면석유에서는열분해가먼저일어나고열분해생성물의촉매수소화에의한반응순서로되지만, 석탄액화에있어서는수소화반응이우선일어난후방향족수소화합물이분해된다는점이상이한것으로알려져있다. 결국방향족분자의수소화능력이잔사의분해속도를좌우하게된다. 그런데기존의 H-Coal 공정에사용된촉매는작은분자의분해를위하여평균기공크기분포가 60~70Å 인담체로만들어져있기때문에석탄액화를위해서는적합하지않다는것이다. 따라서수소화효율을증진시키기위하여 Co에비해수소화반응에활성이더높은 Ni 조촉매로대체하고평균기공크기분포도 115~125 Å으로변형시키게되었다. 이상의개선에의해서 CTSL 공정에있어서증류유의수율이약 76%( 역청탄의경우 ) 로상당히높아졌으며수소이용효율은 10 lb distillate/lb H 2 이상이되었다. 이외에도액화유의성분에있어서도, 비균일원자의함량이낮은반면에 H/C 비가높고, 액화유의특성이석유의성질과유사하다는특성을갖게되었다. 그런데 1985년이후 Wilsonville에서운용하고있는 CTSL 공정은 HRI에서운용하는온도와달리첫단은약 430 o C, 둘째단은약 420 o C로운용하고있다. 다른반응조건은 HRI-CTSL과거의같으며공정수율도거의같다고보고되었다. 이공정의중요설계개념은첫단은열분해반응이주반응이고두번째단에있어서는용매의수소화를주반응으로보는견해이다. CTSL 공정은기존의직접석탄액화공정에비해조업조건의완화와더불어연속식공정운용이용이하며특히증류유의수율, 질및액화전환율이상대적으로높고 S, O, N과같은비균일원자의함량도낮은가장진보된공정이라고할수있다. CTSL 공정의단위공정은크게 slurry mixing, 직접액화반응공정, separation 및 upgrading 공정으로나눌수있다. 이중직접액화반응공정은석탄을용해시켜서일차액화생성물을생성하기위한분해반응 (disolution) 과증류및분리가가능하도록만들기위한일차액화, 생성물의경질-고급화반응 (upgrading) 의 2 단계과정에의해서진행된다. 분해반응은열혹은촉매의작용에의하여쇄상의탄화수소, 산소혹은유황을함유하는약성결합등이절단되어서다양한분자량크기의자유기및 carbonium 이온이생성되며, 이들이수소화 (hydrogenation), 수소재배치 (rearrangement), 그리고자체재결합등에의하여일차적으로안정화되는과정이라할수있다. 이때적절한수소공급원에의하여안정화되었을경우에는액체및기체생성물로전환되지만수소공급이원활하지못할때는자체결합에의하여코우크와같은분해되기어려운고분자물질을형성하게된다. Fig. 3. CTSL process flow chart [12] 간접석탄액화공정석탄의간접액화란석탄을우선가스화시켜 CO와 H 2 로이루어진합성가스로변환시킨뒤촉매하에서반응시켜탄화수소를합성하는방법이다. 대표적인공정은탄화수소를생산하는 Fischer- Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008

5 252 박주원 박철환 김학주 정헌 한춘 Table 2. ICL processes [6] ICL processes Sasol process Rentech process Syntroleum process Mobil methanol to gasoline (MTG) process Mobil methanol to olefins (MTO) process Shell middle distillate synthesis (SMOS) Tropsch(F-T) 공정으로 2차세계대전중독일에서상업적규모의공장을가동하였고, 현재가동중인남아프리카공화국의 Sasol 공정이있고, Mobil사의메탄올로부터가솔린을합성하는 MTG(methanolto-gasoline) 공정이있다. Table 2는현재까지개발된간접석탄액화공정을나타낸것이다. 이공정들의장점은초기석탄구조가완전히분해되고초기석탄내의금속성분이완전히분리되어서매우낮은유황분과회분을가진깨끗한연료를얻을수있다는점이다. 그러나초기석탄구조를완전히분해시키는많은과정과화학적변화가일어나는공정이므로전체열효율은좋지않다. 실제공정에서는 H 2 와 CO를함유한중열량가스를원료물질로사용한다. 그러므로전체공정중에석탄의가스화반응기가포함되어서 Sasol 공정에서는 Lurgi 가스화반응기가사용되고있다. 이러한액화반응기의설계에있어서중요한인자는액화촉매의선택과반응중에생성되는많은열을제거하는방법이다. 촉매의피독이큰문제이므로합성가스를잘정제하여서공급하여야한다. 여기서정제된가스의조성을 [H 2 /(2CO+3CO 2 )]=1.03로조절하여반응기에공급한다. 간접석탄액화의장점은촉매의조성, H 2 /CO의비및조업조건을적절히조절하면 LPG, 가솔린, 등유, 디젤오일, 연료오일등의여러종류의산물을생성할수있다는점이다. 또한촉매의종류에따라메탄올과아세톤등도생산할수있다. 대표적으로사용되는촉매는 Fe, Co, Ni, Ru, ZnO 2 및 ThO 2 등이다 MTG(methanol-to-gasoline) 공정 Mobil사의 MTG 공정은석탄으로부터메탄올을합성한후이를제올라이트촉매하에서가솔린으로전환하는공정이다. 이공정의주요개발은 ZSM-5라불리는제올라이트촉매에있다. 제올라이트는 alumina-silicate 결정으로촉매의기공구조를만들어원한는크기범위내의탄화수소분자를선택적으로반응시킨다. 즉 ZSM-5 촉매는 C 5 ~C 10 의중간크기의분자는내보내고 C 10 보다큰분자는나가지못하게하는역할을한다. 이선택도에의하여메탄올을고급휘발유규격의옥탄가와비등점을갖는탄화수소혼합물을합성하는것이다. 전체공정은석탄의가스화, 메탄올합성및메탄올로부터의가솔린전환으로크게구분된다. MTG 공정에서는가스로에서생성된합설가스를 50~100 기압으로가압하여재순환되는가스와혼합가열하여고정층반응기상부에주입한다. 이때반응기온도는 250~270 o C로조절하고반응기하부에서나가는메탄올증기는열교환기에서원료주입가스를예열시킨다. 여기서배출되는배출물은메탄올분리기로주입되어고압에서분리된다. 메탄올속에용해되어있는가스들은팽창기에서압력을감소시켜제거한다. 메탄올의가솔린으로의전환반응은 xch 3 OH ( CH 3 ) + xh 2 O (1) 로표시할수있다. 이반응은매우큰발열반응이고이발열을제거하는것이설계의주요인자가된다. 이를위해 Mobil사는 MTG 공정에적합한고정층반응기와유동층반응기를개발하였다. 고정층반응기에서는반응열조절을두단계반응을통해서수행한다. 첫째단계에서는 dimethylether(dme) 를형성하여 20% 의열을방출한다. 이때생성물은 DME, 물및메탄올이평형혼합물을이루고있다. 반응로의주입온도는 300 o C 정도이고출구온도는 410 o C 이며조업압력은 23 기압이다. 두번째단계는탄화수소의전환반응으로반응로입구온도 330 o C, 출구온도 400 o C에서 22 기압의압력하에서반응된다. 대략 50,000 배럴 / 일의연료유를생산하는데는 DME 반응기 2개와 5개의메탄올 -가솔린반응기가필요하다. 그반면유동층반응기를사용하는경우는반응기하나로 400 o C, 40 기압의조업조건에서같은양을생산할수있다. MTG 공정은뉴질랜드의 Maui 천연가스를원료로 12,500 배럴 / 일규모의상용공장으로건설되어조업하였으나, 현재는경제성의문제로 1단계의메탄올제조공장만운전되고있다 Sasol 공정 Sasol은 1950년남아공정부가국영석탄 석유 가스공사 (South Africa Coal, Oil and Gas Corporation) 를설립하여 1979년민영화되었으며현재정부지분은 10% 이내로머무르고있다. 전세계 15 개국에생산시설과판매망을보유하고있는에너지및화학회사인 Sasol은자국의석탄을액화시킬목적으로개발된 F-T 공정을지난 50여년간사용해오고있다. F-T 반응에의한남아프리카의 Sasol 공정은 1955년에가동되어서석탄으로부터자동차연료, 액체부산물및산업용연료가스를생산하고있다. 1955년에 Sasolburg에처음지어진 Sasol 1은 6,000 배럴 / 일의규모이고저온공정 (LTFT; low temperature F-T) 이다. Sasol 1은 Lurgi 가스화반응기를사용하여 107 m 3 / 일의원료가스를만들어 850 톤 / 일의액체연료와 19 Mj/m 3 의중열량가스 ( m 3 / 일 ) 를생산하고있다. 이공정은고정층반응기와철촉매를사용하며반응온도는 200~250 o C, 압력은 20~30 기압이다. 1980년과 1982년에 Secunda에세워진 Sasol 2와 Sasol 3은총 50,000 배럴 / 일생산규모로자동차연료와석유화학원료를생산하고있다. Sasol 1과 Sasol 2 및 Sasol 3의차이점은 Sasol 2 및 Sasol 3공정은고온공정 (HTFT; high temperature F-T) 이며순환유동층반응기와차세대반응기인 SAS(sasol advanced synthol) 7개를첨가하여주로가솔린생산을목적으로개발된것이다. Fig. 4는 Sasol 공정도를나타낸것이다. Synthol 순환유동층에는원료가스와순환가스를혼합시켜서 160~200 o C에 F-T 반응과가스전환반응이수행된다. 반응에서나오는열은내부의냉각관에물을통과시켜서수증기를생성하여서그일부는주입가스의예열에활용한다. 반응기를나오는반응물질, 생산물및촉매는촉매 hopper에들어가서 cyclones에서기체와입자가분리되며여기서배출되는기체는세척하고냉각시켜서탄화소소산물을얻는다. Sasol에서는천연가스로부터제조된합성가스전용으로코발트촉매를적용한슬러리반응기와수소화처리공정이조합된 SSPD (sasol slurry phase distillate) 공정도최근에개발하였다. SSPD 공정에서만들어진파라핀은옥탄가는낮으나, 에틸렌등을제조하기위 화학공학제 46 권제 2 호 2008 년 4 월

6 직 간접석탄액화기술동향 253 Fig. 4. Sasol process flow chart [16]. 한 cracking 용도로는매우좋다. 현재 Sasolburg에 2,500 배럴 / 일규모의데모장치가설치되어운전되고있다. Sasol 공정은크게석탄가스화, 가스정제및간접액화공정으로구성된다. 석탄가스화공정은석탄을고온 / 고압의조건에서 수증기 + 산소 혹은 수증기 + 공기 와접촉시켜불완전연소및가스화반응시켜 CO와 H 2 가주성분인합성가스를생성하는것이다. 이때소량의산소와반응한석탄은부분산화가되고수증기와반응한석탄은수성가스화되어 CO와 H 2 가생성된다. 이렇게제조된합성가스는가스정제공정을거쳐가스내의불순물을제거한후 F-T 반응을통해액체연료를합성된다. 액화효율은직접액화에비하여낮으나생산물의품질이우수하고환경적으로우수하다는장점이있다. F-T 기술의핵심은성능이향상된촉매기술과반응기술이며, 액화공정의운전조건에따라반응생성물이달라지고, 촉매및반응기의종류도변하게된다. 저온공정에서는중유및왁스등분자량이큰탄화수소가많이생성되고, 고온공정에서는휘발류및디젤등이많이생성된다 [7] 직간접석탄액화공정비교석탄의직접및간접액화는각각의장단점을가지고있으며, 각공정들도그형태나조업방식등많은차이가있다. 이러한각공정들간차이를알아보기위하여, 이상에서알아본직간접액화공정산물비교를 Table 3에나타내었고, 석탄액화주요공정의비교를 Table 4 Table 3. Product comparison of DCL and ICL processes DCL ICL Product Mix 1) Diesel 65% 82% 2) Naphtha 35% 18% Diesel 1) Cetane 42~47 70~75 2) Sulfur < 5 ppm < 1 ppm 3) Aromatics 4.8 wt% < 4 wt% Naphtha 1) Octane ~75 2) Sulfur < 0.5 ppm nil 3) Aromatics 5 wt% 2 wt% F-T methanol DME Thermal efficiency (%) 60~ Price of crude oil ($/B) Upper limit Lower limit Merits & defects - high-octane gasoline - low-cetane diesel - using low grade coal -low-octane gasoline -high-cetane diesel -high quality products - high thermal efficiency -low liquefaction efficiency (when using low grade coal) 에도시하였다. Table 3에서와같이투입된석탄과유틸리티의합에대한최종제품의열량비율로정의되는석탄액화공정의열효율은직접석탄액화공정 (60~70%) 이간접액화공정인 F-T 공정 (55%), 메탄올합성공정 (58.3%) 및 DME 합성공정 (55.1%) 보다높은것으로나타났다. 간접액화의경우저급탄에대한액화효율이낮은반면, 직접액화는저급탄을선호한다. 또한직접액화의에너지효율은높게나타나지만직접액화의경우생성물내의방향족화합물의양이간접액화보다많아생성물의 upgrading 비용이추가로발생한다. 또한직접액화에는잠재적인수자원, 공기방출및환경적인문제를가지고있다. 생성물의경우, 직접석탄액화는고옥탄가의휘발유와고밀도 (BTU/gallon) 의생성물을생산하는장점이있으며, 간접석탄액화는생성물의품질이직접액화보다양호하다는장점이있다. 직접액화상용공장의경우높은장치비로인하여생산된직접액화유의해당원유가는 40.4 $/ 배럴이고이중에서장치비가 69% 를차지한다. 공 Table 4. Comparison of coal liquefaction processes Process Single stage DCL Two stage DCL ICL NEDOL H-Coal BCL CTSL Sasol Company NEDO (JAN) HRI (HTI) (USA) NEDO (JAN) HTI (USA) Sasol (ZAF) Year 1978~1983, 1996, 6,200 h ~ ~ 1955~ Scale 1T/D, 150T/D 200T/D 50T/D 1,000,000 T/yr 50,000B/D R&D step PSU pilot Pilot Pilot bench (AUS) Commercial plant Commercial plant Reactor/cata. 2~4% Fe cata. Co-Mo/Al 2 O 3, Ni-Mo/Al 2 O 3 Fe slurry cata., Ca-Ni-Mo Temp./press. 435~465 o C, 150~200 atm 435~465 o C, 200 atm 427~448 o C, 360~400 o C, 150~200 atm 2-stage ebullated reactor, Ni-Mo/Al 2 O o C, 435~440 o C, 170 atm SAS fixed bed reactor 200~250 o C, 300~350 o C, 20~30 atm Yield 58% 50% 50% 60~65% 55% Characteristic need upgrading reload catalyst during reaction using brown coal (moisture 60%) the first DCL plant the first commercial CTL plant Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008

7 254 박주원 박철환 김학주 정헌 한춘 간속도를늘리고액화유의수율을증가시켜서장치의크기를줄이고, 촉매회수및수소제조효율화를통해직접액화유의해당원유가를 33 $/ 배럴까지낮출수있다고전망하고있다. 독립형 F-T 공정의간접석탄액화공장의경유간접액화유의가격이 40 $/ 배럴로예측되며, 계속적인연구개발로 32 $/ 배럴까지내려갈수있다고전망된다. 또한정유공장및 IGCC 발전소에근접한장소에 F-T 공장을건설하여시설및물질을공유하면액화유의가격을 22~27 $/ 배럴로줄일수있다. 또한 Table 4에도시한것과같이같은직접혹은간접액화공정이라할지라도개발국가의실정등을고려하여공정이개발되어많은차이를보인다. 일본의 BCL 공정의경우갈탄의액화가목적으로개발되어철성분슬러리촉매, Ca-Ni-Mo 로구성된촉매를사용하는반면, 미국의 CTSL 공정의경우 2-stage ebullated 반응기와 Ni-Mo/Al 2 O 3 촉매를사용한다. 3. 국내외석탄액화프로젝트현황및전망 3-1. 국외현황 미국미국은 1970년후반부터 1980년대초반의오일쇼크기간동안수십억불의석탄직접액화프로젝트를진행하면서여러석탄직접액화공정에대한기반연구와상용연구를실시하였다. 그러나 1980년대이후로원유가격이안정되면서석탄직접액화에대한상업화계획이연기되었으며, single-stage 공정에비하여효율이우수한 two-stage 공정이새로이개발되었다. Two-stage 공정은각반응단계를최적화시키기위한공정이며, 결국보다더완만한반응조건하에서고품질의증류유, 낮은탄화수소기체생성률에따른수소이용효율을높일수있게되었다. 액화유의품질면에서도잔사찌꺼기, 공해물질인비균일원자의함량이낮고, H/C 비는기존타공정에비하여상대적으로높은특성을갖게되었다. 따라서이액화유는기존공정에서생상된액화유에비하여보다더낮은반응온도및압력하에서쉽게정제가능하고촉매의비활성도및수소소모량이상대적으로낮다는장점을지니게되었다. 미국은알려진곳만 7개주에서석탄액화사업을벌이고있다 [6]. 주로대규모탄전지대가있는주들이나서고있다. 와이오밍주는 DKRW 에너지사가오는 2010년하루 3만배럴규모의인조석유를생산할계획으로 27억달러규모의프로젝트를진행중이다. 애리조나주는 Headwater사와 Hopi Tribe사간의협력 MOU 체결을통해하루 1만배럴가량의인조석유를생산할방침이다. 또한노스다코타주역시 Headwater사와 Great River 에너지사및석탄회사등 3자가 MOU를체결, 하루 1만 ~5만배럴규모를생산하는사업을진행중이며오하이오주는 Baad 에너지사가 Shell 사의가스화및액화공정을이용, 하루 3만 5,000 배럴규모의생산공장건설을추진하고있다. 이밖에미국은세계석탄매장량의 11% 를보유한것으로알려진몬태나주와미시시피주, 펜실베니아주등에서각각석탄액화사업을추진하는등동시다발적으로석탄액화공장건설을진행하고있다. 펜실베이니아주립대의프랭크클레멘테교수는미국의석탄액화와관련 석탄액화는수송용에너지확보의유일한대안 이라면서미전역에서석탄액화에나설경우하루 2,500만배럴의원유 를확보할수있을것이라고발표하기도했다. 또한미공군은최근석탄에서추출한액화석유로 B-52기를운행하는실험을성공적으로마쳤다고보고하였으며, 미국방부는 2016년까지전투기등의운항에필요한연료의절반을액화석유등대체에너지로충당할계획이다. 미국방부의이같은계획은석유를무기로사용하려는중동국가들의정치적압력이나테러및전쟁등의이유로중동산석유수입이끊길수있고, 자연재해나테러에의해미국내의정유시설이파괴될수있다고판단하여수입이많은석유의존도를줄여안정적인운항을가능토록하기위해서다 일본중국이석유의대체에너지원으로석탄액화를선택함에따라일본의 NEDO도국제적협력프로그램의한부분으로중국석탄의액화테스트, 액화촉매개발및인적자본육성을위해 1982년에 0.1 톤 / 일규모의석탄액화설비를중국에설치하였다. 1997년이후에는 Heilongjiang 지역의 Yila 석탄을사용하는액화플랜트의실행가능성조사를중국으로부터요청받아수행하였으며, 내몽고지역의매장된 2,000억톤가량의석탄에대한액화사업가능성평가조사를위탁받았다. 또한 1992년에인도네시아정부로부터인도네시아갈탄의액화협동연구를부탁받았다. 이에 NEDO는인도네시아기술평가응용국 (assessment and application of technology of indonesia, BPPT) 과인도네시아갈탄을이용한상용석탄액화플랜트설립을목적으로새로운석탄액화연구를시작하였다. 일본은 1974년 sunshine project 발족이후석탄액화분야의기술개발을계속진행해왔으며, 그결과현재중국및인도네시아등의국가들과함께상용화석탄액화플랜트개발에박차를가하고있다 중국중국은 2007년까지석탄직접액화에의한생산규모를연간 1백만톤으로계획하고있고, 2013년까지중국전체원유수입량의 10% 를석탄액화유로대체코자하고있다. 2002년중국최대석탄회사인 Shenhua Group Corp. 이내몽골자치구 Baotou 130 km 남부에위치한 Majiata에석탄직접액화공장을짓기로발표한이후현재건설이완료되었으며 2007년하반기에운전을시작할예정이다. 1단계석탄직접액화프로젝트에는총 20억불이소요되고, 정부은행인 Bank of China에서자금을지원하고독일의 ABB Lummus Global이전체프로젝트관리를수주하여진행하고있다. 2단계프로젝트는정부승인단계에있다고알려져있고 3개의석탄직접액화공장을더건설할계획이다. 직접액화프로젝트의기술은미국과일본의기술들이경합하여미국 DOE에서개발된직접액화방식이고미국유타주소재 HTI사에서기술라이센스와공정설계, 3개의액화반응기 (2단슬러리 phase) 로구성될반응기기술이제공된다. Shenhua사는 HTI 기술의 15% 지분도매입하여, 기술의안정적인지원과향후개발될기술의소유에대한대비도한상태이다. 반응조건은 2,500 psig(170 기압 ), 427 o C이고 HTI사의 GelCat 촉매 ( 분산나노크기인철기반촉매 ) 를사용한다. 하루에 13,000 톤의석탄을사용하여최종적으로는하루 5만배럴의저유황디젤과휘발유를생산할예정이다. 이프로젝트에서중요한한부분은, 1단계에서는설비의 60% 를중국산으로하고 2단계에서는중국국산화율을 화학공학제 46 권제 2 호 2008 년 4 월

8 직 간접석탄액화기술동향 % 로예상하고있다는점이다. 또다른석탄액화프로젝트는중국남서부지역인 Yunnan 지구에서 1995년부터시작되었으며, 총 12.5억불을투입하여연간 510 만톤 ( 일일 14,000 톤 ) 의석탄을사용하여 88.3만톤의디젤및휘발유와 67,500 톤의 LPG를생산할계획이다. 이프로젝트에서 9.5 년의자금회수기간을예상하고있다. 석탄액화에대한중국의기술개발내용을살펴보면, Helongjang 지구의 Yilan에파일롯급직접액화플랜트를 1995년부터운영중이다. 또한, Shenhua 그룹은 2004년상하이 Huayuan 그룹, 상하이전기그룹과공동으로석탄액화센터를상하이에 1,200만불을투자설립하여중국에서건설중인석탄액화공장의기술지원과운전원훈련을목적으로운영하고있다. 중국은석탄액화를통한합성연료유생산만이아니라최근일본기술을도입하여석탄과천연가스로부터 DME를생산하고있다. 다고 HTI사의모회사인 Headwaters사에서 2005년발표하였고, HTI 사는필리핀 H&WB사와기술제공협약을체결하려고하고있다고보도하고있다. 또한같은보도에서필리핀에너지차관은약 2억불석탄직접액화프로젝트는하루 1만톤의석탄을사용하여 6만배럴의합성연료유를생산할수있을것으로발표하였다 인도 HTI사는필리핀과마찬가지로인도의아삼지역석탄을사용하여상용급석탄액화플랜트건설의타당성을 Oil India Limited를통해수행중이다. 아삼지역석탄은 HTI사석탄분석에의하면지금까지시험한석탄중가장반응성이좋은석탄이었고이에따라석탄액화의경제성도우수할것으로예상되어진다고보고되었다. Table 5는현재국외에서진행중인석탄액화프로젝트를비교한것이다 호주호주는에너지전문회사인 Linc사가땅속에서석탄을가스화하는기술과석탄액화기술을조합, 하루 1만 7,000 배럴규모의석탄액화유를생산하는기술을추진하고있다. 또한 Anglo Coal사의자회사인 Monash Energy사는 60,000 배럴 / 일규모의석탄액화공장건설을추진하고있으며, Altona 자원회사도자사가보유한저가의석탄을활용한석탄액화플랜트건설프로젝트를추진중이다 뉴질랜드뉴질랜드는자국에서가장큰석탄회사인솔리드에너지뉴질랜드사가 6억 8,000만달러를투입하여석탄액화사업과관련된타당성조사를수행중이다. 뉴질랜드는자국내저급석탄을활용한다는방침이다 필리핀미국 HTI사가필리핀에너지성을위하여필리핀남동부지역에석탄액화 hub 를구축하는기술적경제적분석을수행중이다. 마닐라타임스가 2005년 9월발표한바에따르면이프로젝트는총 28 억불이투자되어하루 6만배럴의합성연료유를생산할수있는다목적의플랜트건설이가능하고전기도같이생산하는다목적의플랜트를구상하고있다. 합성연료유생산량은필리핀의전체운송유류량의 15% 를담당하고연간 32억불의유류비용절감효과가있 3-2. 국내현황 1960년대에들어서석탄의액화반응기구가규명되기시작하면서보다경제적이고완화된반응조건하에서석탄액화유의제조가가능해졌으며, 두차례에걸친석유파동이후석탄액화에대한관심이높아졌다. 국내에서도 1990년대에한국에너지기술연구원을중심으로석탄직접액화분야기술개발에대한연구가진행되었으며, 광운대학교의석탄과폐타이어및폐플라스틱의공동직접액화연구에관한연구가수행되었다. 그러나상용플랜트의수만 barrel per day(bpd) 에비하면국내반응기규모는 1 bpd 이하의규모이다. 이와같이국내의석탄직접액화기술은미미한실정이며단기간에독자적인석탄직접액화기술을보유할수없다는점을고려하여 turn key 방식의석탄직접액화프로젝트가도입되어야할것이다. 현재상용화되어있는석탄액화공정의산업공급기술의비교를 Table 6에나타내었다. 최근중국의세계최초의석탄직접액화상용화플랜트건설의영향으로국내에서도석탄직접액화플랜트에대한관심이높아지고있다. 이러한영향으로 2007년에들어서에너지전문기업인케너텍이인도네시아석탄액화사업권을획득했다. 이사업이본격화하면연간 3,300만배럴규모의인조석유를추출할수있게돼우리나라에너지자원확보에새로운장이열릴전망이다. 산업자원부와케너텍은인도네시아에너지그룹인느안사그룹과공동으로직접석탄액화사업을추진하기로하는 MOU를체결하였다. 이사업은인도네시아칼리만탄지역에서생산되는저칼로리석탄을석유로전환하 Table 5. Status of CTL projects in foreign countries [6] Country Owner/Developer Capacity (bpd) Status South Africa Sasol 150,000 Operational China Shenhhua 20,000 (initially) Construction Operational in 2007~2008 China Lu an Group 3,000~4,000 Construction China Yankuang 40,000 (initially), 180,000 planned Construction China Sasol JV (2 studies) 80,000 (each plant) Planning China Shell/Shenhua 70,000~80,000 Planning China Headwater/UK Race Investment Two 700-bpd demo plants Planning Indonesia Pertamina/Accelon ~76,000 Construction Australia Anglo America/Shell 60,000 Planning Australia Altona Resources pla, Jacobs Consultancy, Mine Consult 45,000 Planning Philippines Headwater 50,000 Planning New Zealand L&M Group 50,000 Planning Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008

9 256 박주원 박철환 김학주 정헌 한춘 Table 6. Technical supply of CTL industries Company Process type (capacity) Characteristic Sasol (South Africa) ICL (150,000 BPD) - Joint ownership by joint investment is desired. - Condition for business participation is complicated (ex, government support). Shell (Netherlands) ICL (15,000 BPD) - No technology sale according to business policy - GTL technology based on natural gas is possessed. Rentech (USA) ICL (235 BPD pilot) - Pilot plant (scale of 200 BPD) was constructed. - Technology sale is possible, but it is too expensive HTI (USA) DCL (20,000 BPD under construction in China) - Facility (scale of one million ton) for direct liquefaction is in construction. - Project for construction of CTL facility is under way in Philippines 는대규모프로젝트다. 양측은앞으로 1년동안사업타당성을검토하고 2012년까지하루 10만배럴규모석유생산체제를갖출계획이며, 이는연간으로단순환산했을때생산규모는 3,300만배럴이며배럴당 90 달러를감안하면연간 29억달러를웃돈다. 양측은이를위해 1단계로 2011년까지 12억달러를투자하고, 2012년까지모두 55억달러를투입할예정이다. 이에앞서양측은동부칼리만탄지역에석탄수송용철도 (350 km) 와물류터미널등인프라스트럭처건설을위한 MOU를체결했다. 이 MOU에는포스코건설, 케너텍, 느안사그룹등사업주체는물론동부칼리만탄주정부와인도네시아철도공사측대표도공동으로참여하기로서명하였으며, 이건설사업은 2009년까지모두 13억달러가소요되며, 케너텍은건설대가로이지역석탄개발사업권을얻었다 국내석탄액화전망및대책우리나라는하루에약 24만배럴의원유를수입하여사용한다 ( 연간 8억 9천만배럴 ). 2006년수송연료로는하루에 72만배럴이휘발유, 경유및제트유로사용되고있다 ( 연간약 2억 6천만배럴 ). 우리나라는최소한하루에 30만배럴 ( 연간약 1억 1천만배럴, 국내수요의 15%) 의합성석유를확보해야외부의석유공급부족이나, 초고유가에대응할수있을것이다. 즉, 수송연료의절반에해당하는연료를국내에서제조하면석유수입이전면중단되어도공공교통수단과군사용도의수송연료는최소한확보될것이다. 또한석탄합성석유는배럴당 50달러이하로제조가가능하므로상당한무역수지적자 ( 유가가 60 달러 / 배럴이면매년 1조 1천억원 ) 를줄일수있다. 석탄합성석유 1일 30만배럴공장의국내건설시장은 15조원으로예측된다. 국내에서는 1960년대서울대학교화공과에서 F-T법에관한연구를수행한적이있으며, 2차에거친석유파동을겪고난후석유자원의전량을수입하는상태에서에너지수급을위한대체방법을모색하게되었다. 따라서대체에너지개발방안의일환으로석탄액화연구의필요성을인식하게되었으며, 1986년에서 1995년까지한국에너지기술연구원을중심으로석탄직접액화에대한타당성및실용화개발에관한연구가이루어졌다. 특히정부에서는 1987년대체에너지개발촉진법을제정, 국내에너지소비량의 3% 를대체에너지로충당한다는장기목표를수립하고이를위하여 1988년부터대체에너지개발연구를범국가적으로지원하고있다. 이러한지원의일환으로석탄액화연구가한국에너지기술연구원, 광운대학교등에서행하여져왔다. 현재까지국내에서액화연구는매우초보적단계로실험실적 batch test 정도규모에서기초연구가주로수행되어왔다 [18]. 이러 한상태에서우선선진기술습득은물론, 우선외국유연탄을사용하여액화기술향상을도모해야할것이다. 이에따라 pilot plant 건설및시험가동이이루어진후충분한기술과함께국내무연탄액화의길을모색하여야할것이다. 미국을비롯한선진국에서는석탄액화기술개발이이미완료되어대규모시험조업도완료된상태이며현재, 중국등에대규모석탄직접액화플랜트를건설하고가동을앞두고있다. 특히최근중동사태에따른유가상승은빠른석탄액화의실용화를예고하고있다. 석탄액화는현재가장실용화가유력시되는대체에너지의하나로서원료구득이용이하며, 기존연료시설의개선이어렵지않고그양이풍부하다. 그러나국내에는이에대한기술이매우취약하여이제기초연구단계를벗어나지못하고있다. 특히석유를전적으로수입에의존하는상태에서대체에너지개발의일환으로석탄액화연구에대한지원이이루어지고있으나미약하다. 따라서국내에너지의안정적공급및지속적경제발전을도모하기위하여석탄액화기술개발은필수적이므로빠른기술개발및선진기술습득과함께 pilot plant 건설에의한시험가동이요구된다. 현재가장편리하게사용되는에너지인석유의수급불안정, 높은가격, 유한성등을감안시실용적대체에너지의출현은필수적이다. 그동안세계적으로여러종류의대체에너지가개발되어왔으나아직까지가장접근이쉽고, 저렴하고, 매장량이풍부한자원은석탄이라할수있다. 그동안석탄연소에따른환경오염, 지구온난화등으로그사용도가낮아왔으나선진기술의석탄액화로이러한문제는해결가능하게되었다. 또한석탄액화유의높은가격이실용화에부담을두어왔으나지속적인높은원유가는이제직접액화유생산을가능하게한다. 4. 결론국내에너지원의 97% 를수입하고있는현재상태에서원유가상승의불안은국내경제에큰영향을주어왔다. 이미겪어왔듯이국제원유가의등락에따라원자재가격과함께소비물가도변화폭이크다. 따라서원유가가국내경제및산업에미치는영향은지대하다고할수있다. 그러나석탄액화에의해액화유가신에너지로서기능을발휘할때, 국내원유의존도는낮아질수있으며그만큼경제및산업은안정화될수있다. 특히, 석탄은광범위한분포, 막대한매장량, 낮은가격등과함께수급의용이성이있으며가격변화가크지않다. 또한간접액화기술개발과함께국내무연탄활용가능시국가경제에미치는효과는매우커질것이다. 석탄액화는국가신에너지범위내포함되어있으며국가에서도정 화학공학제 46 권제 2 호 2008 년 4 월

10 직 간접석탄액화기술동향 257 책적지원이가능한분야이다. 이제까지화석에너지인석탄에대하여 CO 2 등유해가스배출에너지원으로일반시민에게인식되어왔으나, 기술개발로인하여이러한유해물질제거가가능하여청정에너지로서자리를잡아가고있다. 한편석탄액화기술은공공성이매우크며단위의핵심기술의범용성도높다. 액화기술의정립은추후국내의시설수주를유발할수있으며, 고온고압반응, 고액분리, 기체정체및분리기술등은타 화공관련산업에광범위하게적용가능하다. 그러나현재까지국내에서액화연구는매우초보적단계로실험실적 batch test 정도규모에서기초연구가주로수행되어왔으며이러한상태에서우선선진기술습득은물론, 우선외국유연탄을사용하여액화기술향상을도모해야할것이다. 이에따라 pilot plant 건설및시험가동이이루어진후충분한기술과함께국내무연탄액화의길을모색하여야할것이다. 석탄액화는아직미숙한국내기술로서대규모상용화에진입하기에는너무큰모험성이요구되므로국가정책에의한정부의적극추진과함께정부투자가우선필요하다. 정부의정책및투자지원은우선 1차시설도입과함께선진핵심기술습득과직결되는중요한일이다. 감 본논문은한국에너지기술연구원의연구비지원에의하여연구되었으며이에감사드립니다. 사 참고문헌 1. U.S. DOE, Energy Information Administration, Annual Energy Outlook 2007 with Projections to 2030, (2007)( gov/oiaf/aeo/coal.html). 2. Ruberto, R. G. and Cronauer, D. C., Effect of Solvent Extraction Sequence on the Apparent Distribution of Coal Liquid Products, Fuel Proc. Tech., 2(3), (1979). 3. Kleinpeter, J. A., in Coal Liquefaction Products, vol. 1, Wiley, New York(1983) Gray, A., Inherent Mineral Matter in Coal and Its Effect Upon Hydrogenation, Feul, 57(4), (1978). 6. Miller, C. L., Coal Conversion - Pathway to Alternate Fuels, 2007 EIA Energy Outlook Modeling and Data Conference, Washington, DC, U.S. DOE(2007). 7. Wendeer, I., Chain Growth in Fischer-Tropsch: Cobalt versus Iron, presentated at CFFLS Annual Meeting, Roanoke(2004). 8. Movi, K., Taniuchi, M., Kawashima, A. and Takahashi, T., Coal Liquefaction Fundamentals, ACS CSJ Chem. Congress, 75, Sep., 1014(1979). 9. Specks, R., Progress in the Field of Hydrogenation and Gasification in the Federal Republic of Germany, The Eighth International Conference on Coal Research, Tokyo, Japan, Oct, (1988). 10. Japan, New Energy and Industrial Technology Development Organization, Clean Coal Technologies in Japan, ( nedo.go.jp/sekitan/cct/). 11. Schindler, H. D., Coal Liquefaction. A Research Neeeds Assessment Technical Background, DOE/Er-0400, vol. II(1989). 12. Comolli, A. G., Direct Liquefaction Proof of Concept Program, Hydrocarbon Technologies inc.(1996) Mochida, I., Otani, K. and Korai, Y., Efficiency of Hydrogen Transferring Liquefaction of a Subbituminous Coal Using Hydrogenated Fluoranthene for Short Contact Time at High Temperature and Low Pressure, Feul, 64(7), 906(1985). 15. Schindler, H. D., Chen, J. M. and Potts, J. D., Intergrated Two Stage Liquefaction, Final Technical Report DOE Contract DEAC22-79ET14804, June(1983). 16. Steynberg, A., Overview of Sasol CTL Technologies & Recent Activities, The Montana Symposium Energy Future of the West (2005). ( %20-%20MT%20Symposium% pdf). 17. Coal Research Establishment, Annual Report, p. 281(1987/1988). 18. Jeong, D. H., Kim, S. R., Lee, J. Y., Jeong, T. J. and Han, C., Synergistic Effects and Mechanism of Coal/Polypropylene Coliquefaction, J. Korea Ind. Eng. Chem., 9(5), (1998). Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 2, April, 2008