'악취' 나는 가축분뇨·음식물쓰레기, 도시가스 연료로 '재탄생'

에너지硏, 유기성 폐자원 '고순도 메탄'으로 변환 기술개발…국내 기업과 실증까지 완료

한국에너지기술연구원이 전라북도 정읍에 설치한 '바이오 가스' 실증화 설비. 이 설비를 통해 고순도 메탄가스를 만드는 데 성공했다. / 사진=한국에너지기술연구원

국내 연구진이 가축분뇨와 음식물 쓰레기를 고순도 '바이오 가스'로 재탄생시켰다. 바이오 가스는 천연가스와 유사한 고순도 메탄가스를 만들 수 있어 도시가스와 수송 연료로 활용될 수 있다. 연구진은 국내 기업과 현장 실증에 성공해 실용화에 나설 예정이다.

한국에너지기술연구원은 김선형 청정연료연구실 박사 연구팀이 에코바이오홀딩스와 '유기성 폐자원을 고순도 메탄으로 변환하는 기술'을 개발했다고 11일 밝혔다.

유기성 폐자원은 가축분뇨와 음식물 쓰레기 등으로 미생물에 의해 분해되면서 악취를 유발한다. 유기성 폐자원은 에너지 자원으로 재활용할 수 있지만, 실제 활용되는 비율은 5.7%에 불과하다. 대부분 퇴비로 활용되고 있으며 이마저도 토양·수질 오염 등을 일으켜 친환경적 처리가 필요한 실정이다.

에너지연 연구팀은 유기성 폐자원을 바이오 가스로 전환하기 위한 연구를 진행했다. 바이오 가스는 주로 메탄(45~65%), 이산화탄소(35~55%), 황화수소 등으로 구성된다. 이중 황화수소를 제거하면 발전과 난방에 활용할 수 있다. 여기에 이산화탄소까지 제거하면 천연가스와 유사한 고순도 메탄가스를 만들 수 있다.

연구팀은 바이오 가스에서 황화수소, 이산화탄소, 수분을 제거해 97% 이상의 고순도 바이오 메탄가스를 만드는 데 성공했다. 전처리 공정에서 알칼리 용액을 사용해 황화수소를 제거하고, 고질화 공정을 통해 이산화탄소와 수분을 제거해 만들어 낸 결과다.

연구팀은 에코바이오홀딩스와 함께 전라북도 '정읍정애영농조합법인'에 바이오 가스 실증시설을 설치했다. 이어 하루 평균 3톤(t)의 바이오 가스를 처리하는 실증을 거쳤다. 그 결과 유기성 폐자원으로부터 97% 이상의 고순도 메탄을 안정적으로 생산하는데 성공했으며 '한국산업기술시험원' 인증까지 획득했다.

김선형 박사는 "바이오 가스의 생산량과 성상은 원료·운전조건에 따라 크게 변동돼 기술 실증에 어려움이 있었다"면서 "이번 기술은 넓은 농도 범위의 황화수소, 이산화탄소를 처리할 수 있어 다양한 바이오 가스 시설에 적용할 수 있고 고순도 메탄을 안정적으로 생산할 수 있다"고 밝혔다.

연구팀은 국내 기업과 이번 실증 실적을 기반으로 해외 시장 진출을 시도하고 있다. 향후 기술을 상용화에 성공하면 기술 수출과 함께 국가탄소배출권 확보 등에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.

바이오 가스 설비 모식도. / 사진=한국에너지기술연구원

김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr