| 초록 |
산업 분야에서 요구되는 대부분의 수소는 수증기 개질, 부분산화, 물의 전기분해 및 공정 부생가스로부터의 회수 등에 의해 공급되어 왔다. 여러 가지 H2 제조방법 중, 현재로서는 천연가스의 수증기 개질이 가장 경제성이 있는 방법으로 평가되어 있으며 H2가 필요한 다양한 화학공정에서 널리 활용되고 있다. 그러나 수증기 개질법은 다량의 이산화탄소(CO2)를 발생시킨다는 문제를 안고 있다. 이는 온실가스 배출 규제 강화를 골자로 하는 기후변화협약을 이행하려는 국제적 추세에 역행하는 결과를 가져올 수 있다. 천연가스의 열분해법은 천연가스(CH4)를 고온에서 여러 가지 방법으로 분해시켜 H2와 카본블랙(carbon black)으로 전환시키는 기술이다. 천연가스의 열분해반응에 의한 H2 제조는 수증기 개질반응에 비해 여러 가지 유리한 면을 지니고 있으며 실제 일부 연구가들에 의해 열분해 반응에 의한 H2 제조원가가 Carbon Black을 감안하면 더 경제적이라고 보고하고 있다. 특히, 천연가스 열분해 기술의 가장 큰 장점은 천연가스로부터 CO2의 발생없이 H2를 제조하고 부산물로서 고순도의 Carbon black을 얻을 수 있다는 데 있다. 이러한 기술은 일부 선진국을 중심으로 연구가 비교적 활발히 진행되고 있으나, 아직 관련기술이 안정화되지 못한 상태에 있으므로 장차 보다 치열해질 선진국과의 기술경쟁에 대비하여 우리나라에서도 독자적인 H2 제조 기술확보를 목표로 본격적인 연구가 필요한 시점에 있다. 국내에서 천연가스의 고온열분해기술에 대해서는 아직 관련연구결과가 발표된 바 없다. 그러나 열분해 기술에 대한 주변 연구는 국내에서도 소각로의 폐기물에 대한 열분해, 유해물질에 대한 열분해등에 대한 관련 주변 기술이 어느 정도 축적되어 있음에 따라 이에 대한 기술의 응용 가능성이 천연가스의 고온 열분해에 대해 열려 있다고 할 수 있다. 본 연구에서는 천연가스의 주요 구성성분인 CH4으로부터 고온열분해에 의해 H2를 생성함과 동시에 고 부가가치의 carbon black을 동시에 생성시킬 수 있는 조건을 확립하기 위한 기초단계로써 tubular reactor을 이용하여 고온열분해 반응에 대해 반응온도 및 CH4 의 유량변화에 따른 H2 평형조성, CH4 전환율, H2의 생성량을 조사하였고, 발생되는 Carbon에 대해 관찰하였다.
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