KR102399817B1 - 압축천연가스 엔진을 이용한 수소의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

압축천연가스 엔진을 이용한 수소의 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복잡한 전후처리 시설이 요구되지 않고, 반응기와 열 공급원 역할을 동시에 수행할 수 있도록 하며, 생산된 수소를 이동시켜 저장해야 하는 대규모의 저장탱크가 요구되지 않고, 소형화, 단순화, 모듈화되며, 높은 전환율을 달성하는 수소의 제조 장치를 제공하기 위한 것으로서, 내연기관으로 구성한 CNG 엔진의 흡입행정에서 실린더 내로 메탄, 산소, 수증기를 흡입하는 입력부; 압축행정에서 피스톤 상단에 설치된 가스켓에 구비된 니켈 촉매와 반응하여 수증기메탄개질(SMR)이 시작되고, 폭발행정에서 부분산화메탄개질(POMR)을 일으켜 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 구성된 합성가스(Syngas)를 생성하는 엔진개질반응부; 배기행정에 의하여 배기되어 수성가스전환(WGS) 반응기로 유입된 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 구성된 합성가스(Syngas) 중에서 일산화탄소(CO)가 하단에 설치된 구리촉매의 작용 하에 주입된 수증기와 반응되어 추가로 수소(H2)가 생성되는 수성가스전환(WGS) 반응부;를 포함하는 수소 제조 장치에 관한 것이다.

Description

압축천연가스 엔진을 이용한 수소의 제조 방법 및 장치{Hydrogen production method and apparatus using compressed natural gas engine}
본 발명은 대규모 중앙집중식으로 되어있는 기존의 수소 생산 방식을 소형화, 분산화 및 모듈화 하기위해 기존의 압축천연가스(Compressed Natural Gas; CNG)엔진을 활용하여 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)으로부터 수소(H2)가 포함된 합성가스(Synthesis Gas 혹은 Syngas)를 생산하되 촉매를 이용하면서 스팀을 엔진 공정 중에 주입하여 수소 생산 효율이 높은 수소의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수소를 생산하기 위해서는 국내에서 LNG(천연가스) 개질이 70%이상 차지고 있으며, 전 세계적으로는 천연가스 48%, 오일 (Oil) 30%, 석탄 18%, 전기분해 (풍력과 태양력 활용) 4% 등을 활용하여 수소(H2)를 제조 생산하고 있다. 고가의 전기분해 방법을 제외하고는 대부분 메탄(CH4)의 C1-chemistry부터 개질(리포밍)을 통한 수소생산을 하는데 수증기 촉매 개질, 촉매 및 무촉매 부분산화, 이산화탄소 개질, 열분해 등의 기술이 있으며 이중에 생산량이나 경제성면에서 수증기 촉매 개질이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 수증기 촉매 개질은 개질기를 비롯한 복잡한 전후처리 시설 등이 들어가고 경제성 확보를 위해서 중앙 집중식의 대용량이 될 수밖에 없으며, 이는 또한 필수적으로 생산된 수소를 이동하고 저장해야하는 문제점을 갖는 것이다.
이를 위해 메탄의 일부를 연료로 사용하면서 개질을 하는 ATR (Autothermal Reforming) 공정과 메탄을 원료로 하는 소형 수증기 촉매 개질 공정이 있는데 전자는 수소의 수율이 너무 낮고 (28～32%) 후자는 반응기 이외에도 여전히 간접 방식의 열공급 장치가 필요하다는 문제점을 갖는 것이다.
수증기메탄개질(SMR: Steam Methane Reforming)
메탄가스와 수증기를 700℃, 3MPa에서 조업을 하면 일산화탄소와 이산화탄소, 수소로 분해가 된다. 이때 메탄과 수증기는 1:2~2.5의 몰 비율로 조업을 한다. 이때 메탄과 수증기의 전환율은 각각 40%, 30%이다.
CH4 + H2O --> CO + 3H2 (식1)
수성가스전환(WGS: Water-Gas Shift)
개질을 통해 만들어진 일산화탄소에서 추가로 수소를 추출하기 위해 아래와 같이 수성가스전환(WGS: Water-Gas Shift) 반응을 실시한다. 이 반응은 평형 반응이 일어나고 평형상수 K는 약 1이 된다.
CO + H2O --> CO2 +H2 (식2)
부분산화메탄개질(POMR: Partial Oxidation Methane Reforming)
부분산화개질(POMR: Partial Oxidization Methane Reforming)은 수증기메탄개질(SMR: Steam Methane Reforming)과는 달리 적은 산소를 공급하여 불완전 연소에 의한 합성가스를 제조하는 방식으로 촉매의 유무에 따라 무촉매 부분산화개질, 촉매 부분산화개질로 분류된다. 무촉매 부분산화개질은 1300℃에서 촉매 부분산화개질은 650~900℃ 정도의 고온에서 천연가스와 산화제가 반응기로 주입되어 합성가스를 생성한다. 메탄의 부분산화 공정은 약한 발열반응이며 외부로부터 열의 공급이 필요 없으므로 에너지효율 면에서 장점이 있다. 일반적으로 부분산화개질에 관여하는 반응은 연소반응, 수증기 개질반응, 부분산화반응을 수반하지만 전체적인 화학적 변환은 일반적으로 다음과 같다.
CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 (식3)
메탄의 부분산화개질은 산소가 소요될 때까지의 메탄가스의 빠른 연소와 이에 뒤따른 수소와 일산화탄소가 생성되는 비교적 느린 반응으로 이루어진다. 반응 온도에 따라 차이는 있으나, POMR은 수소와 CO 외에 CO2, C(고체, soot), H2O 등이 1,200℃까지는 소량으로 발생하는 문제점이 있으며, POMR은 SMR에 비해 공정상으로 에너지 효율이 좋고 반응속도가 빠른 장점이 있으나 폭발 등의 원인으로 인해 반응 조절이 어려운 문제점이 있다.
대용량 POMR의 경우 벌집형 반응기나 유동층 반응기를 사용하는 대형인 것이어서 소형화, 단순화 및 분산화가 어려운 단점이 있다.
1. 미국 특허공보 2,543,791(1951. 03. 06) 2. 미국 특허공보 9,169,773(2015. 10. 27.)
본 발명은, 위에서 검토한 여러 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 수소와 CO 외에 CO2, C(고체, soot), H2O 등이 1,200℃까지는 소량으로 발생하는 POMR의 문제점을 해결하기 위한 것이고, SMR에 비하여 폭발 등의 원인으로 인해 반응 조절이 어려운 POMR의 문제점을 해결하기 위한 것이며, POMR의 경우 벌집형 반응기나 유동층 반응기를 사용하는 대형인 것이어서 소형화, 단순화 및 분산화가 어려운 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 목적을 갖는 것이다.
또한 본 발명은, 엔진 개질기를 이용한 부분산화법이 수증기 개질법에 비하여 수소 생산량이 적고 흡입 및 배기 밸브와 점화플러그의 시간차를 이용한 불완전 연소로 인해 탄소가 플러그나 밸브에 soot로 남게 됨으로서 점화 불량 문제를 발생시켜, 엔진 수명의 단축을 가져오는 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 목적을 갖는 것이다.
또한 본 발명은, 엔진 개질기를 이용한 부분산화법의 경우 ‘메탄 + 공기와 함께 정상 운전하는 공정’및 ‘메탄과 산소를 통한 Syngas 생산 공정’을 병행하는 공정을 수행하기 위해서 원료 입력부분과 Syngas 배기 부분이 필연적으로 모두 2중 구조로 구성하고 작동시켜야하는 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 목적을 갖는 것이다.
결국, 본 발명은, 따라서 위에서 제시한 문제점을 해결하면서도 경제성을 갖춰 산업 현장에 활용할 수 있는 수소 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로서, 복잡한 전후처리 시설이 요구되지 않고, 반응기와 열 공급원 역할을 동시에 수행할 수 있도록 하며, 생산된 수소를 이동시켜 저장해야 하는 대규모의 저장탱크가 요구되지 않고, 소형화, 단순화, 모듈화되며, 높은 전환율을 달성하는 수소의 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 압축천연가스를 연료로 사용하는 CNG엔진을 고온/고압에서 불완전연소시켜 부분산화(Partial Oxidation)시키면서 스팀을 연료와 같이 주입하고 촉매 반응을 일으켜 수소(H2)의 생산 효율을 높일 수 있도록 한 것이며, 이에 연속하여 WGS 반응을 추가하여 30%이상 남아있는 일산화탄소(CO)에 스팀을 가하여 추가로 수소(H2)가 생산될 수 있도록 함으로써 수소(H2)의 생산 효율을 더욱 높일 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 왕복기관 구조를 가진 압축천연가스 (CNG: Compressed Natural Gas)엔진에 연료 농후 상태(CH4/O2 = 2～3)로 불완전연소 시켜 산소 (O2)에 의하여 부분산화를 일으키면서 (식3), 스팀(H2O)과 메탄(CH4)을 같이 반응시켜 스팀 리포밍(개질) 효과를 얻고 (식1), 최종적으로 WGS 반응을 통해 CO 가스를 스팀과 반응시켜 수소를 발생시킨다(식2). 이를 엔진 개질기 안에서 일어나는 한 개의 반응식으로 정리하면 아래와 같다.
2CH4 + 2H2O + 1/2O2 → CO + CO2 + 6H2 (식4)
CNG 피스톤엔진 개질기
순도 높은 메탄 가스를 제공하는 CNG 피스톤 엔진은 기존의 왕복기관 엔진을 압축메탄가스를 제공할 수 있는 구조로 개조한 엔진이다. 자동차 엔진으로도 활용되고 있는 CNG 엔진의 흡입공정에서 공기대신 산소를 공급하고 메탄 연료를 산소보다 2～3배 더 공급함으로서 압축공정 후 일어나는 폭발공정 시 불완전 연소를 시키면 연료로 사용한 메탄이 수소의 원료가 되면서 분해가 일어나 일산화탄소와 수소로 구성된 합성가스를 배출공정에서 최종 생성하게 된다. (특허문헌 1)은 무촉매 POMR으로서 메탄을 분해하기 위해서는 실린더 내의 온도가 1300℃ 정도까지 되어야 한다. 본 발명에서는 니켈 촉매를 사용하여 메탄 분해를 위한 반응온도를 600-700℃ 로 낮추어 반응할 수 있게 하였다. (특허문헌 1)에서 제시한바 80%의 메탄 가스에 O/C = 1.21 비율로 산소를 공급하여 수소(H2) 59.64%, 일산화탄소(CO) 35.51%, 그 외 이산화탄소(CO2)가 2.85% 생성된다.
(특허문헌 1)과 달리 본 발명은 90% 이상 메탄을 사용하는 CNG 엔진을 사용했으며 연료공기비 (CH4/O2)를 2～3로 조정, 연료 농후 연소를 시행했고 추가 밸브 설치 없이 기존의 CNG 엔진에 스팀과 산소를 공급할 관만 추가 설치하였다. 따라서 4개의 밸브와 점화플러그의 여닫는 시간과 점화 시간을 조정하여 불완전 연소를 유도한 (특허문헌 1)과 달리 기존의 엔진을 그대로 사용하면서 연료비를 조정하고 반응 온도를 낮춰줄 촉매를 사용하여 수소 발생을 유도하였다. 이는 개질기의 단순화를 유지할 뿐만 아니라 Syngas 생산을 한 후에 주기적으로 엔진을 정상운전함으로서 불완전 연소에 의한 탄소(Soot)의 생성을 제거, 엔진의 수명 단축을 막았다. 여기서 CNG 엔진은 2기통, 4기통, 8기통, 12기통, 24기통 또는 36기통인 것으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 또한 CNG 엔진은 필요 용량에 따라 2대 이상의 엔진을 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. (식3)에서 80% 메탄을 사용한 (특허문헌 1)의 수소 몰비는 1.6이고 본 특허는 1.8로 수소 생성이 약 7% 증가한다.
0.9CH4 + 0.45O2 → 0.9CO + 1.8H2 (식5)
스팀에 의한 촉매 SMR 및 촉매 POMR 반응
상기 CNG엔진 개질의 촉매 부분산화 반응(POMR)에 의한 메탄 연소로부터 Syngas를 추출할 때 촉매를 사용한 수증기메탄개질 (SMR) 방법을 적용해서 수소 생산율을 높였다. 엔진 실린더 흡입구를 통해 메탄 원료와 함께 수증기를 1:1의 비율로 공급한다. 250~750℃ 영역의 부분산화법(POMR)에 사용 가능한 촉매로는 Rh, Pd, Pt, Ir, Ru, Ni 등이 있으나 이중 니켈 금속은 가격이 ㎏당 14달러 수준에 불과하고 제조비용이 백금을 사용한 기존 공정에 비해 100배 이상 저렴할 뿐만 아니라 촉매 반응에 중요한 역할을 하는 분자친화도 (molecular affinity)를 조절할 수 있어 주 촉매로 채택하였다. 합성가스 비율을 조절하고 부 생성물인 탄소 덩어리가 생성되는 것을 억제할 수 있는 조촉매를 추가로 사용하였다.
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수성가스 전환 (Water-Gas Shift) 반응
POMR과 SMR 반응을 마친 Syngas 는 수소를 60% 이상, CO가 약 30-35% 정도를 포함하고 있다. 이때 생산된 CO 가스를 수성가스 전환 공정을 통해 수소를 추가로 생산할 수 있는데 WGS 반응은 발열반응으로서 가능하면 낮은 온도에서 반응을 일으키는 것이 좋다. 따라서 300℃ 이상에서 반응을 일으키는 고온 (HTS) 공정 보다는 200-250℃에서 CO와 1:1 혹은 1:1.5의 비율로 H2O과 함께 촉매로 반응시켜 수소 생성을 높이는 저온 (LTS) 공정을 채택했다. 90% 메탄을 공급하는 CNG 엔진 개질기는 POMR과 SMR, WGS 반응이 모두 일어났을 때 최종적으로 아래와 같은 화학식으로 정리할 수 있다.
1.8CH4 + 1.8H2O + 0.45O2 → 0.9CO + 0.9CO2 + 5.4H2 (식6)
저온 WGS 반응으로 가장 많이 사용하는 Cu(구리)는 다른 성분에 비해 높은 Activity와 Selectivity을 갖고 있어서 WGS(water gas shift) 반응에 적합하다. 황에 의한 피독이 문제이지만 CNG에는 황 성분이 포함되어 있지 않아 문제가 되지 않는다. Cu로 구성된 촉매 표면에서 아래와 같이 환원 Mechanism을 통해 WGS 반응이 일어난다. 이는 Cu 표면에서 H2O와 CO가 산화, 환원되어 변화된다.
H2O + Cu2 → Cu22O + H2(g) (식7)
CO(g) + Cu2O → CO2(g) +2Cu (식8)
최종적으로 Al2O3를 base 로 Cu를 담지한 촉매 공정을 사용한다. 200℃ 이하에서는 CO의 수소 변환율이 가장 좋아서 99% 이상 변환된다. 따라서 엔진 질기에서 나온 700℃정도 되는 Syngas를 냉각기를 통해 200℃까지 충분히 낮춰줄 필요가 있다. 이상 POMR, SMR, 그리고 WGS 공정을 모두 거친 CNG는 복합 공정의 감소 요인을 고려한다고 해도 최종적으로 75-80% 수소 변환율을 보여준다.
본 발명은, 수소와 CO 외에 CO2, C(고체, soot), H2O 등이 1,200℃까지는 소량으로 발생하는 POMR의 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이고, SMR에 비하여 폭발 등의 원인으로 인해 반응 조절이 어려운 POMR의 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이며, POMR의 경우 벌집형 반응기나 유동층 반응기를 사용하는 대형인 것이어서 소형화, 단순화 및 분산화가 어려운 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
또한, 본 발명은, 엔진 개질기를 이용한 부분산화법이 수증기 개질법에 비하여 수소 생산량이 적고 흡입 및 배기 밸브와 점화플러그의 시간차를 이용한 불완전 연소로 인해 탄소가 플러그나 밸브에 soot로 남게 됨으로써 점화 불량 문제를 발생시켜, 엔진 수명의 단축을 가져오는 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
또한 본 발명은, 엔진 개질기를 이용한 부분산화법의 경우 ‘메탄 + 공기와 함께 정상 운전하는 공정’및 ‘메탄과 산소를 통한 Syngas 생산 공정’을 병행하는 공정을 수행하기 위해서 원료 입력부분과 Syngas 배기 부분이 필연적으로 모두 2중 구조로 구성하고 작동시켜야 하는 문제점을 해결한 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
결국, 본 발명은, 따라서 위에서 제시한 문제점을 해결하면서도 경제성을 갖춰 산업 현장에 활용할 수 있는 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 구비한 것으로서, 복잡한 전후처리 시설이 요구되지 않고, 반응기와 열 공급원 역할을 동시에 수행할 수 있도록 하며, 생산된 수소를 이동시켜 저장해야 하는 대규모의 저장탱크가 요구되지 않고, 소형화, 단순화, 모듈화되며, 높은 전환율을 달성하는 수소의 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
본 발명은, 엔진 개질기의 부분산화 기술을 CNG엔진과 촉매 SMR과 WGS 기술을 접목해서 70-80% 정도 중순도의 수소를 산업현장 어디에서나 사용할 수 있도록 한 것이며, 특히 폐기물처리 공정에서 혐기성소화조 등으로 생산할 수 있는 메탄가스와 연결할 경우 가장 저렴한 비용으로 그린 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
필요할 경우, 본 발명으로 생산된 70-80% 수소와 CO를 포함하는 Syngas를 PSA(Pressure Swing Adsorption) 등 추가 장비를 사용하여 99%의 고순도 수소 제조 방법 및 장치를 제공하는 효과를 나타내는 것이다.
본 발명을 통한 중요한 효과는 CNG 피스톤 엔진을 통해 싸고 쉽고 빠르게 엔진 개질기 제작이 가능하고 테이블 한두 개 정도의 면적만 있으면 어느 곳에나 설치하여 수소를 생산할 수 있다는 것이다. 압축된 천연가스 공급이 가능하고 산소 및 수증기 공급만 가능하면 산업현장 어느 곳에서나 수소를 생산, 이용이 가능하다. 많은 양의 수소가 필요한 곳에서는 CNG 엔진 개질기를 여러대 병렬로 연결하여 사용할 수 있을 것이다. 수소를 운송할 필요 없이 수소 공급원으로 사용 가능한 산업현장은 암모니아 생성을 위해 질소와 수소를 반응시키는 공정, CO와 반응시켜 메틸알코올을 얻는 공정, 중질유의 분해와 탈황울 위한 석유화학 공정, 무정형 실리콘이나 탄소를 안정화시킬 필요가 있는 반도체 공정 등등 다양한 곳이 될 것이며 자동차 연료 그리고 연료전지 및 전기생산의 수소 공급원으로도 활용할 수 있는 효과를 나타내는 것이다. 또한 엔진이 작동하면서 생산하는 에너지/일은 추가로 발전기를 돌려 전기 생산을 하거나 스팀 생산을 하는 등 에너지 발생 목적으로 활용 가능한 효과를 나타내는 것이다.
도면 1: CNG 피스톤 엔진 개질기 공정도
도면 2: CNG 피스톤 엔진 개질기 구조
도면 3: WGS 반응기 구조
CNG 수소엔진 개질기 (Hydrogine: Hydrogen Engine Reformer)는 기존의 CNG 엔진에 메탄 연료와 스팀과 산소를 공급할 수 있는 입력부와 엔진 자체를 활용한 엔진개질 반응부 그리고 Syngas에서 추가 수소 생산을 할 WGS 반응부로 나뉜다[도1].
입력부에는 각각 메탄 공급관(10), 산소 공급관(11), 스팀 공급관(12)으로 구성되며 각각에 대해서 조절할 수 있는 밸브가 있다(13-15). 연료인 메탄과 수증기는 1:1 비율로 그리고 산소와는 2:1 비율로 공급해서 엔진의 흡입 공정에 동시에 흡입하도록 한다[도1].
엔진개질 반응부에서 피스톤 엔진은 원료를 주입할 수 있는 흡입밸브(20), 폭발공정을 일으키는 점화플러그(21), Syngas를 빼주는 배기밸브(22), 흡입-압축-폭발-배기 공정을 주도하는 피스톤(23), 공정 중에 실린더내 기밀을 유지해주기 위한 피스톤 가스켓(24), 피스톤의 운동을 크랭크캠/엔진 축에 전달하는 크랭크(25), 그리고 피스톤 가스켓 위에 부착되어 있는 니켈 촉매층(26)으로 구성되어 있다[도2]. 니켈 촉매층은 주입된 메탄과 수증기의 반응을 유도하는 스팀개질반응(SMR)과 폭발 행정후 일어나는 부분산화개질공정(POMR)을 가능하게 해준다[도3]. 엔진은 4행정 공정을 진행하며 크게 Syngas 제조 운전과 Soot 등을 제거하는 정상 운전으로 구분된다. 즉 위에 기술한 흡입 원료 (메탄, 산소, 증기)로 수소를 비롯한 Syngas를 제조하는 운전과 메탄 연료만 주입하여 이전 공정 중에 점화플러그 등에 남아 있는 Soot 등을 제거하는 정상운전이 있다. 공급하는 원료만 차이가 있을 뿐 엔진의 밸브 여닫는 시간, 점화플러그 작동 시간 등은 모두 동일하다. Syngas 생성 운전 중에는 메탄: 산소: 스팀 =2:1:2의 비율로 공급하며 정상 운전중에는 메탄만 50% 줄여서 공기와 함께 공급한다.
WGS 반응부는 배기밸브를 통해서 배출된 수소를 비롯한 Syngas(CO, H2)를 배출관(31)을 통해서 배출하며 Syngas를 200℃ 이하로 낮춰줄 냉각기(30)를 통과한 후 WGS 반응을 위해 스팀을 CO 가스와 1:1의 비율로 공급한다[도3]. 이렇게 모여진 Syngas(CO, H2O, H2)는 WGS반응로(33)에서 구리 촉매층(34)과 반응한 후 한 번 더 수소로 변환된다. 변환된 Syngas(CO2, H2)는 배출관(36)을 통해 반응기 하부를 통해 냉각기(35)로 이동시켜서 최종적으로 다음 공정에 적정한 온도로 냉각 후 배출한다. 여기서 CNG 엔진은 2기통, 4기통, 8기통, 12기통, 24기통 또는 36기통인 것으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 또한 CNG 엔진은 필요 용량에 따라 2대 이상의 엔진을 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
10. CH4(메탄) 공급관
11. O2(산소) 공급관
12. Steam 공급관 1
13. CH4(메탄) 조절 밸브
14. O2(산소) 조절 밸브
15. Steam 조절 밸브
20. 흡입밸브
21. 점화플러그
22. 배기밸브
23. 피스톤
24. 피스톤 가스켓
25. 크랭크
26. POMR/SMR 촉매층
30. 냉각기 1
31. Syngas 공급관 (CO, H2O, H2)
32. Steam 공급관 2
33. WGS 반응로
34. WGS 촉매층
35. 냉각기 2
36. Syngas 배출관 (CO2, H2)

Claims (10)

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  8. 내연기관으로 구성한 CNG 엔진의 흡입행정에서 실린더 내로 메탄, 산소, 수증기를 흡입하는 입력부;
    압축행정에서 피스톤 상단에 설치된 가스켓에 구비된 니켈 촉매와 반응하여 수증기메탄개질(SMR)이 시작되고, 폭발행정에서 부분산화메탄개질(POMR)을 일으켜 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 구성된 합성가스(Syngas)를 생성하는 엔진개질반응부;
    배기행정에 의하여 배기되어 수성가스전환(WGS) 반응기로 유입된 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 구성된 합성가스(Syngas) 중에서 일산화탄소(CO)가 하단에 설치된 구리촉매의 작용 하에 주입된 수증기와 반응되어 추가로 수소(H2)가 생성되는 수성가스전환(WGS) 반응부;
    를 포함하는 수소 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    CNG 엔진은 2기통, 4기통, 8기통, 12기통, 24기통 또는 36기통인 것으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    CNG 엔진은 필요 용량에 따라 2대 이상의 엔진을 직렬 또는 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 수소 제조 장치.
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