쓰레기에서 1조원대 '깨끗한 에너지' 만든다

한국화학연구원, '매립지 가스→청정 연료' 기술 개발

▲바이오가스를 정제하고 있다.[사진제공=한국화학연구원]

[아시아경제 정종오 기자]각종 쓰레기 더미에서 나오는 매립지 가스를 깨끗한 연료로 만드는 기술이 국내에서 개발됐다. 국내외 유기성 폐자원에서 발생되는 메탄가스에 전부 적용할 경우 국내의 경우 연 1조원대로 평가되는 신재생 에너지의 창출(천연가스 수입대체)과 해외 바이오가스 정제플랜트 시장 창출이 가능할 것으로 기대된다.

한국화학연구원(원장 김재현) 자원분리회수연구그룹의 김정훈 박사 연구팀은 지구온난화의 주범으로 지목되는 매립지 부생가스로부터 메탄가스를 차량연료 수준으로 정제하는 '막분리 혼성 정제기술'을 국내 최초로 개발해 냈다.

매립지 부생 가스(부산물에서 만들어지는 가스)는 질소가 많이 함유되고 메탄농도가 낮아 선진국에서도 95%이상 고순도 정제가 어려워 주로 경제성이 낮은 연소후 발전을 하는 방법으로 이용하고 있었다. 이번에 개발된 정제기술은 이러한 이산화탄소, 질소, 산소, 실록산, 황화수소, 수분 등 불순물이 혼합된 저급의 매립지 부생가스를 대상으로 개발됐다.

매립지 부생가스의 불순물을 선택적으로 제거해 최종적으로 압축천연가스(CNG) 자동차 연료에 직접 적용가능한 수준인 메탄순도 95% 이상(발열량 9000㎉/㎥), 회수율 88%까지 생산할 수 있다.

이 기술을 질소가 포함되지 않고 고농도의 메탄이 함유된 축산폐수, 음식물쓰레기, 하수슬러지 등에서 발생하는 메탄가스에 적용할 경우 순도와 회수율이 높아져서 분리막 공정 단독으로도 메탄순도 95%이상, 회수율 90~95%까지 생산이 가능하다

바이오가스 정제기술은 주로 흡수법, 흡착법, 막분리기술이 적용되며 지금까지 국내에 설치된 메탄정제시설의 대부분은 해외기술에 의존했다.

국내에서 개발된 기체분리막과 흡착기술을 바이오가스 정제에 채택해 국내 최초로 실증규모까지 막분리 혼성공정을 개발해 낸 것이다. 환경신기술 인증 및 검증을 받은 것으로 분리정제기술 전체를 국내 독자기술로 개발해 국산화한 것을 의미한다.

국산화된 고분자 질소분리막을 바이오가스공정에 채택함으로써 기존의 흡수법, 흡착법과 같은 경쟁기술보다 플랜트 설치비가 저렴하고 운전이 간편하고 폐수가 발생되지 않아 환경 친화적이다. 겨울철이나 여름철에 건식운전이 쉬운 장점을 가지고 있어 앞으로 메탄가스 정제시장에 가장 큰 기술경쟁력을 가질 것으로 예상된다.

이번 공정기술을 시장규모가 가장 큰 음식물 쓰레기, 하수슬러지, 축산분뇨 등과 같은 유기성 폐자원에 발생되는 메탄가스에 적용할 경우 메탄의 온실가스 저감뿐만 아니라 도시가스나 차량연료로 활용이 가능하다.

국내외 유기성 폐자원에서 발생되는 메탄가스에 전부 적용할 경우 국내의 경우 연 1조원대로 평가되는 신재생 에너지의 창출(천연가스 수입대체)과 해외 바이오가스 정제플랜트 시장 창출이 가능하다.

김정훈 박사는 "온실기체이며 신재생에너지인 바이오메탄의 신재생 에너지화 기술에 대한 장기간에 걸친 산학연 협력연구와 정부과제지원이 선진국 수준의 기술완성을 가능하게 했다"고 설명했다.

김재현 한국화학연구원장은 "바이오메탄의 정제에 있어 핵심기술인 분리막 공정기술은 미국, 프랑스, 독일 등 기술선진국만이 보유하고 있었다"며 "국내 독자기술로 바이오가스 산업분야에서 기술자립을 이뤘다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr