'목제 폐기물에서 항공⋅선박유 생산' 기술개발

연구재단 지원연구로 '리그닌 활용 탄소중립 연료 생산' 가능성 열어

목재 폐기물에서 나온 기름을 탄소중립 연료로 재활용하는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 부산대 제정호 교수팀이 목재 폐기물의 주 성분인 리그닌으로 항공기나 선박에 즉시 사용할 수 있는 연료를 생산하는 데 성공했다고 1일 밝혔다.

리그닌의 열분해 및 수첨 업그레이딩을 통한 드롭인 바이오연료 생산공정 모식도. 한국연구재단

리그닌은 목재 등 식물체의 20~40%를 차지하는 산소-탄소 결합 천연 고분자로, 펄프를 생산하는 제지공정이나 바이오에탄올 생산공정에서 부산물이나 폐기물로 대량 배출된다.

이런 리그닌의 화학적 구조를 분해·변환하면 석유계 연료로 사용 중인 톨루엔, 자일렌 등 방향족이나 메틸시클로헥산 등 나프텐족 탄화수소로 전환하면 석유계 연료로 만드는 것이 가능하다.

그러나 리그닌의 복잡한 성분 특성 때문에 전환공정이 까다로운 것이 상용화의 걸림돌로 작용했다.   

이에 연구팀은 원료 전처리와 촉매 조성, 공간속도 및 온도 등 리그닌의 다양한 공정 조건에서 최적의 물성을 위한 조건을 선별하고, 여기에 리그닌 열분해 및 수첨탈산소 업그레이딩 연속공정을 적용, 실제 석유계 연료와 유사한 항공유급 방향족 탄화수소를 직접 생산할 수 있는 방법을 도출했다.

리그닌 오일의 수첨탈산소 업그레이딩 공정 후 조성 변화 그래프. 한국연구재단

실제 모의증류 결과 항공유는 60%, 디젤유는 40%까지 사용 가능하고, 발열량도 1만 ㎉/㎏ 수준으로 기존 석유계 연료에 근접했다.

제 교수는 “이번 결과를 바탕으로 상용화를 위한 장시간 연속운전이 가능토록 공정 안정성을 향상시키는 연구를 진행 중”이라며 “버려지는 폐자원 리그닌로 항공유와 선박유를 생산해 탄소중립 연료 보급이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com