에어레인

당사의 기체분리막은 크게 1) 질소발생을 통한 산업안전, 2) 신재생에너지, 3) 이산화탄소포집에 사용되고 있습니다.

사업의 개황 사업의 개요

당사는 한국표준산업분류상(C29174) "기체 여과기 제조업"에 속하는 회사로 중공사(中空絲, hollow fiber) 기반의 기체분리막 제품을 개발, 제조, 판매하는 회사입니다. 당사는 자체 개발한 기체분리막을 통해 질소, 메탄, 이산화탄소 등의 가스를 고순도로 분리하는 제품을 공급하고 있습니다. 당사의 주요 제품은 기체분리막을 질소 발생, 바이오가스 고질화, 이산화탄소 포집 등의 사업분야에 적용할 수 있도록 제품화한 '기체분리막 모듈 및 시스템'입니다.

기체분리막은 아래 첫번째 사진과 같이 중공사 형태를 띄고 있으며 중공사 단위로는 판매되지 않습니다. 이를 부품으로 이용해서 만든 기체분리막 모듈 및 시스템이 당사의 제품으로 판매되고 있으며, 해당 제품들은 다양한 산업군에서 고객의 요구사항에 맞게 제작되어 고객의 필요목적에 따라 공급됩니다. 당사의 기체분리막은 외경이 0.3mm인 가느다란 실의 모습으로 내부 공극을 가지는 튜브 형태(중공사)의 분리막입니다.

기체분리막 모듈은 수천~수십만 가닥으로 이루어진 중공사 번들을 알루미늄 등의 하우징에 넣어 양쪽 말단을 에폭시로 포팅한 제품으로, 기체 분리 기능을 구현하는 최소 부품단위입니다. 한편, 기체분리막 시스템은 기체분리막 모듈을 핵심 구성품으로 하여 개별 고객사의 요구사항에 따라 목적 적합하게 설계된 설비로, 혼합기체를 분리하여 원하는 기체의 유량, 농도, 회수율 등을 확보할 수 있는 제품입니다. 당사의 기체분리막 모듈 및 시스템은 질소 발생, 바이오가스 고질화, 이산화탄소 포집 등의 분야에서 사용됩니다.

① 질소 발생 대기 중의 78%를 차지하는 질소는 기체분리막을 통해 고농도로 분리될 수 있습니다. 질소는 다른 기체와 섞여 있을 때 화학적으로 반응하지 않는 안정적인 성질을 지닌 가스로서, 폭발, 산화, 결빙 방지의 용도로 화석연료 채굴, 처리 및 수송, 운송, 식품, 수소 등 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용됩니다. 폭발 방지용으로 사용되는 질소는 석탄 채굴이나 LNG 탱크 보수, 도시가스 주배관 건설시 사용됩니다.

불활성 기체인 질소를 작업현장에 주입함으로써 해당 공간에서 발생할 수 있는 화재나 폭발의 위험을 줄일 수 있습니다. 기체분리막을 이용한 질소 발생장치는 현재 당사의 캐시카우이며 모듈의 형태로 해외에 수출되고 있습니다. 주로 석탄 및 가스 관련 사업자에게 납품되고 있으며, 대표적인 고객사로는 중국의 과림, 키르기스스탄의 BFK, UAE의 AIR Separation 등이 있습니다.

보다 특수한 폭발 방지 분야로서, 항공기에 탑재되는 이동형 불활성 기체 제조장치(On Board Inert Gas Generation System, OBIGGS)가 있습니다. 이 장치는 항공기의 안전운항을 위해 소모된 연료만큼 불활성 기체인 질소를 탱크 안에 채워서 유증기나 산소로 인한 폭발이나 화재를 막는 역할을 수행합니다. 당사는 2017년부터 현재까지 국산 수리온 헬기 140기에 OBIGGS용 기체분리막 제품을 공급 완료하였습니다.

이처럼 항공, 선박 등 운송산업에서도 질소 발생장치에 대한 수요가 많이 증가할 것으로 예상합니다. 한편, 질소는 식음료품의 변형을 유발하는 산화성 가스 및 수분의 발생을 방지할 수 있어 유통 기한 연장을 위해 사용됩니다. 이와 관련하여 당사는 과일운송용 냉동 컨테이너의 신선도 유지를 위해 싱가포르 Carrier Transicold사에 질소 발생장치를 공급하고 있습니다.

또한 수소충전소를 예로 들면, 수소차의 연료 충전 시 충전노즐과 차량충전구의 결빙으로 인하여 충전완료 후 노즐이 분리되지 않는 현상이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상을 해결하기 위해, 질소 발생장치를 이용하여 공기 중의 질소를 수소차 충전 온도인 -40℃ 이하까지 낮추어 충전노즐에 공급하고 있습니다.

② 바이오가스 고질화 바이오가스는 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐자원이 미생물에 의해 분해되면서 생성되는 가스를 의미하며, 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 포함하고 있습니다. 바이오가스 고질화란, 바이오가스에서 메탄을 분리 및 농축하여 고농도의 바이오메탄을 만들고 이를 연료로 사용할 수 있도록 하는 작업을 뜻합니다. 바이오가스에 함유된 메탄의 조성은 약 50~75% 수준으로 발열량이 5,000kcal/㎥로 낮기 때문에 운송용 연료나 도시가스로는 직접 사용이 어렵습니다.

따라서 바이오가스 내의 메탄 함량을 95% 이상으로 향상시키는 고질화 작업이 필요합니다. 최근 바이오가스는 차세대 친환경 연료로 주목받고 있으며, 천연가스를 대체할 수 있는 자원으로 인식되고 있습니다. 음식물 쓰레기, 하수처리장, 매립지 등에서 발생하는 바이오가스를 자원화하기 위해 주성분인 메탄의 농도를 높일 필요가 있으며, 당사의 기체분리막 기술은 적은 비용으로 고농도의 바이오메탄을 생산할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

③ 이산화탄소 포집 최근 기후변화로 인하여 전세계는 온실가스를 감축하고 탄소중립을 실천하기 위해 많은 노력을 하고 있습니다. 이를 위한 대표적인 방법으로 이산화탄소를 대기 중에 방출하지 않고 포집, 활용, 저장하는 방법인 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술이 대두되고 있으며, 그중에서 기체분리막을 이용한 이산화탄소 포집 기술이 많은 주목을 받고 있습니다. 이산화탄소 포집 기술은 크게 3가지로 구분할 수 있습니다.

화력발전소 등에서 화석연료가 연소되면서 배출되는 가스 혼합물(배가스, Flue Gas)로부터 이산화탄소를 분리하는 '연소 후 포집', 연료를 연소하기 전 미리 반응 처리하여 이산화탄소와 수소로 전환 후 해당 혼합가스를 통해 이산화탄소를 용이하게 포집할 수 있는 '연소 전 포집', 연료를 공기 대신 산소만으로 연소시키는 '순산소 연소'로 구분할 수 있으며, 당사의 기체분리막 기술은 '연소 후 포집'에 해당합니다. 기체분리막을 이용한 이산화탄소 포집 설비는 운영 및 유지보수의 단순성, 높은 에너지 효율성, 저렴한 비용 등 많은 장점을 가지고 있어 연구 및 사업화가 활발히 진행되고 있습니다. 당사는 롯데케미칼, 한라시멘트, 한국지역난방공사 등 국내 주요 기업과 협업하여 기체분리막을 이용한 이산화탄소 포집 실증화를 성공적으로 수행하였습니다.

④ 기타 분야 기체분리막은 위의 3가지 주요 적용 분야 이외에도 다양한 분야에서 사용 가능합니다. 예를 들면, 제습용 분리막은 산업현장에서 설비의 운영조건을 악화시키는 요인으로 여겨지는 수증기를 제거합니다. 제약, 화학, 식음료, 의료장비 분야 등에서 제조공정상 습기 제거는 필수적이기 때문에 제습용 분리막은 그 다양한 수요에 대한 적용상의 편의성과 경제성으로 광범위하게 사용됩니다.

이처럼 다방면에 적용 가능한 기체분리막은 에너지 소모가 적고 화학 약품을 사용하지 않는 친환경 기술로 인정받고 있습니다. 당사는 국내 유일의 기체 분리 솔루션 전문 기업으로서 글로벌 친환경 에너지 분야에서 기체분리막 기술 기반의 비즈니스를 영위 및 확장하고 있습니다.