‘음식물 쓰레기→청정 연료’…화려한 변신

건설연, 음식물쓰레기 재생 고형연료화 기술 확보
세계 최고 수준 고열량・저염분 청정재생연료 개발
박순주 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2019-11-21 08:46:09
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▲ 음식물쓰레기 청정연료 생산시설 개요도 <자료=한국건설기술연구원>
[환경미디어=박순주 기자] 처치 곤란한 음식물쓰레기가 석탄을 대체할 청정 재생에너지로 바뀌는 획기적인 기술이 확보됐다는 소식이다.

한국건설기술연구원(원장 한승헌, 건설연)은 18일 기존에 비해 획기적으로 개선된 ‘음식물쓰레기 재생 고형연료화 기술’을 확보하는 데 성공했다고 밝혔다.

건설연에 따르면 새로운 고형 재생연료는 고품질 석탄의 화력과 맞먹는 고열량이면서도 염도 또한 대폭 낮춘 친환경적이다.

음식물쓰레기는 2018년 한 해에만 수거와 처리에 1조3000억원 이상이 들 정도로 매년 대량 발생하고 있다.

음식물쓰레기는 현행법상 2012년부터 해양투기가 금지됐으며, 유해 발암물질인 다이옥신 발생 우려로 소각이나 연료 활용도 어려운 실정이다.

▲ 공인시험성적서 <자료=건기연>
때문에 현재 음식물쓰레기의 80%는 사료나 퇴비로 재활용되고 나머지는 매립 처리되는 실정이다.

그러나 음식물쓰레기 재생사료의 경우 조류인플루엔자(AI)나 최근 유행하는 아프리카돼지열병(ASF)의 한 원인으로도 인식되고 있어 전염에 취약하다.

이 때문에 2017년 사용이 금지됐고, 현재 사료 생산시설마다 적채되어 있다. 재생퇴비의 경우에도 염분으로 인한 토양의 경화(硬化)를 유발함에 따라 음식물쓰레기의 새로운 재활용 처리방안이 절실한 상황이다.

이번에 건설연 김이태 박사 연구팀이 새롭게 개선해 선보인 음식물쓰레기의 열분해 고형연료화 기술은, 기존 음식물쓰레기 재활용 방법이 갖고 있던 문제점을 해결하면서 신재생에너지로 활용하는 새로운 대안을 제시했다는 점에서 주목된다.

연구팀은 음식물쓰레기를 산소가 없는 환경에서 고분자 물질을 열분해 시키는 방법으로, 다이옥신 발생 우려가 없는 공정을 새로이 개발했다.

열분해 다음으로는 염분을 제거하는 탈염공정을 거치게 되는데, 효율이 기존 대비 90% 이상 향상됐다. 연구팀은 염분을 경제적이면서도 폐수 발생 없이 제거해 염분 함량을 3~5%대에서 0.2%까지 낮추는 데 성공했다.

▲ 생산시설 조감도 <자료=건기연>
더욱이 열분해 과정에서 발생하는 바이오가스는 건조 에너지로 재활용하여 시스템 운영비를 절감하는 효과도 기대할 수 있다.

이러한 과정을 거쳐 음식물쓰레기는 탄소가 농축된 고열량의 친환경 숯덩어리(bio-char)로 가공된다.

이렇게 만들어진 청정 고형 재생연료(Bio-SRF ; Solid Refuse Fuel)는 사료나 퇴비로 활용할 때보다 유기물질의 용출이 적고, 악취가 발생하지 않으며, 보관 및 운반도 용이하다.

또한 이 기술은 신규시설의 건설 없이 기존 퇴비화 및 사료화 처리 시스템을 조금만 개량해 활용할 수 있으므로, 관련 예산을 대폭 절감할 수 있다.

연료로서의 품질 또한 우수하다. 연구팀은 환경규제가 까다로운 유럽 중에서도 가장 엄격하다고 알려진 영국 공업표준규격 BS EN(British adoption of a European Standard; BS) 최고등급(1등급) 이상의 성능을 목표로 연구개발을 지속해 왔다.

그 결과 재생연료의 열량을 1kg당 약 3000~4000kcal에서 6000kcal로 2배 가까이 향상시키는 데 성공했다. 이러한 점 때문에 새로운 고형 재생연료는 전량 수입에 의존하고 있는 발전용 고품질 석탄 연료의 대체재로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 “화력발전, 지역난방, 산업용보일러 등에 새로운 고형 재생연료를 폭넓게 활용할 시 이들 기존 자원의 수입대체 효과와 함께 연간 885만톤의 온실가스(CO2) 저감 효과도 기대할 수 있다”고 밝혔다.

▲ 염분 결정화 및 추출(탈염) 과정 <자료=건기연>
또한 미세먼지 유발물질 중 황(S)은 0.2%까지, 나트륨이나 칼륨 등은 50%까지 저감했고, 향후 지속적인 연구개발을 통해 80% 수준까지 저감할 수 있도록 기술을 고도화 할 예정이다.

연구책임자인 김이태 박사는 “이번에 개발된 기술은 기존 음식물쓰레기 처리 시스템에 그대로 적용할 수 있으므로 사회적 비용을 절감하고 더 쉽게 적용 가능할 것”이라며 “에너지 잠재력이 큰 음식물 부산물이 그 가치를 인정받을 수 있는 단계를 눈앞에 둔 상황”이라고 밝혔다.

이와 관련해 건설연은 지난달 30일 한국중부발전과 재생에너지 관련 업무협약(MOU)을 체결하고, 새로운 고형 재생연료를 신재생에너지원으로써 화력발전에 시범적으로 활용하기로 합의했다. 하였다. 연구팀은 연내 테스트베드를 구축하고 성능 테스트를 계속해 나갈 예정이다.

 

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