음식물쓰레기, 석탄 대체할 연료로 쓰인다
음식물쓰레기, 석탄 대체할 연료로 쓰인다
  • 강지희
  • 승인 2019.12.02 17:30
  • 조회수 798
  • 댓글 0
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한국건설기술연구원, 친환경 기술을 개발하다. 출처: AdobeStock
한국건설기술연구원, 친환경 기술을 개발하다. 출처: AdobeStock

음식물쓰레기는 매년 대량으로 발생하고 있습니다. 2018년 한 해에만 수거와 처리에 1조 3천억원 이상이 들 정도였죠. 음식물쓰레기는 현행법상 2012년부터 해양투기가 금지됐습니다. 유해발암물질인 다이옥신 발생 우려로 소각이나 연료활용도 어려운 실정인데요. 현재 음식물쓰레기의 80%는 사료나 퇴비로 재활용됩니다. 나머지는 매립 처리됩니다.

 

그러나 음식물쓰레기 재생사료의 경우 조류인플루엔자(AI)나 최근 유행하는 아프리카돼지열병(ASF)의 한 원인으로도 인식됩니다. 이 때문에 2017년 음식물쓰레기는 사료로써 사용이 금지됐습니다. 현재 음식물쓰레기는 사료 생산시설마다 적채돼 있습니다. 재생퇴비의 경우에도 염분으로 인한 토양의 경화(硬化)를 유발합니다. 이에 음식물쓰레기의 새로운 재활용 처리방안이 절실한 상황입니다.

 

그런데 한국건설기술 연구원이 음식물쓰레기를 이용해 새로운 고형연료화 기술을 확보했다고 합니다. 기존에 비해 획기적으로 개선된 새로운 고형 재생연료는 고품질 석탄의 화력과 맞먹는 고열량을 갖는다고 하는데요. 뿐만 아니라 염도도 대폭 낮춰 친환경적이라고 합니다. 

 

음식물 쓰레기, 어떤 과정 거쳐 연료가 될까

음식물쓰레기 청정연료 생산시설 개요도
음식물쓰레기 청정연료 생산시설 개요도. 출처: 한국건설기술연구원

이번에 한국건설기술연구원 김이태 박사 연구팀은 '음식물쓰레기의 열분해 고형연료화 기술'을 새롭게 개선해 선보였습니다. 기존의 음식물쓰레기 재활용 방법이 내포하던 문제점을 해결하고, 신재생 에너지로 활용하는 새로운 대안을 제시했는데요. 우선 연구팀은 음식물쓰레기를 산소가 없는 환경에서 고분자 물질을 열분해했습니다. 이는 다이옥신 발생 우려가 없는 새로운 공정인데요. 

 

열분해 이후 염분을 제거하는 탈염공정을 거칩니다. 염분함량을 3~5%대에서 0.2%까지 낮추는 데 성공했다고 하는데요. 덕분에 효율은 기존 대비 90% 이상 향상할 수 있었습니다. 이 방법은 경제적인 방법으로 염분을 제거함과 동시에 폐수도 발생하지 않는 친환경적인 방법이었죠. 덕분에 시스템 운영비를 절감하는 효과도 기대할 수 있습니다.

염분 결정화 및 추출 과정.
염분 결정화 및 추출 과정. 출처: 한국건설기술연구원

이러한 과정을 거쳐 음식물쓰레기는 탄소가 농축된 고열량의 친환경 숯덩어리(bio-char)로 가공됩니다. 이렇게 만들어진 청정 고형 재생연료(Bio-SRF ; Solid Refuse Fuel)는 사료나 퇴비로 활용할 때보다 유기물질의 용출이 적습니다. 뿐만 아니라 악취가 발생하지 않으며 보관 및 운반도 용이하죠. 또한 이 기술은 신규 시설의 건설 없이 기존 퇴비화 및 사료화 처리 시스템을 조금만 개량하여 활용할 수 있습니다. 따라서 관련 예산을 대폭 절감할 수 있습니다.

Test-Bed(바이오 Char) 생산시설 조감도(설명 포함).
Test-Bed(바이오 Char) 생산시설 조감도(설명 포함). 출처: 한국건설기술연구원

음식물쓰레기로 만든 연료, 어떻게 쓰이나

 

연료로서의 품질 또한 우수합니다. 영국 공업표준규격 BS EN(British adoption of a European Standard; BS)은 환경규제가 까다로운 유럽 중에서도 가장 엄격하다고 알려졌는데요. 연구팀은 영국 공업표준규격 최고등급(1등급) 이상의 성능을 목표로 연구개발을 지속해 왔습니다. 그 결과 연구팀은 재생연료의 열량을 1kg당 약 3,000~4,000kcal에서 6,000kcal로 2배 가까이 향상시켰습니다. 이러한 점 때문에 새로운 고형 재생연료는 전량 수입에 의존하고 있는 발전용 고품질 석탄 연료의 대체재로 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

연구팀은 "화력발전, 지역난방, 산업용보일러 등에 새로운 고형 재생연료를 폭넓게 활용할 시 이들 기존 자원의 수입대체 효과와 함께 연간 885만 톤의 온실가스(CO2) 저감 효과도 기대할 수 있다"고 밝혔습니다. 또한 미세먼지 유발물질 중 황은 0.2%까지 나트륨이나 칼륨 등은 50%까지 저감했죠. 연구팀은 향후 지속적인 연구개발을 통해 80% 수준까지 저감할 수 있도록 기술을 고도화 할 예정입니다.

 

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 눈 앞에 둔 상황"이라고 밝혔습니다. 


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