버려지는 나뭇가지·칡덩굴로 전기 만든다

민경선 한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터 책임연구원팀이 증기 폭쇄 기반 반탄화 반응기를 운영하고 있다. [사진=에너지연]

국내 연구팀이 벌목 후 남은 잔가지와 칡덩굴 등 산림 폐기물을 활용해 전기를 만드는 기술을 개발했다.

민경선 한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터 책임연구원팀은 20일 산림 폐기물을 고체 바이오연료로 전환하는 기술을 개발했다는 연구결과를 국제학술지 ‘바이오리소스 테크놀로지’ 2월호에 발표했다고 밝혔다.

바이오연료는 목재나 임업 부산물을 파쇄, 가공해 작은 펠릿(원통형)이나 칩 형태로 만들어 화력발전소 연료로 사용할 수 있다. 초기 바이오연료의 원료로 옥수수 같은 식량자원이 사용됐으나 식량안보 문제가 제기되며 산림폐기물등 비식용 폐기물을 활용하는 안이 집중적으로 연구되고 있다.

문제는 현재의 공정은 가열과 건조를 기반으로 하는 반탄화 공정이라는 점이다. 이 공정은 300도 이상의 고온이 필요하며 건조 과정에서 열량이 손실되고, 카륨 등 무기질이 발생해 설비가 부식될 수 있다.

연구팀은 이 같은 문제를 해결했다. 고온 건조방식 대신 증기를 이용한 습식 공정을 도입했다. 이를 통해 무기질 발생은 줄이고, 원료의 열량 손실률도 낮췄다. 연구팀은 “증기에 노출시켜 쉽게 분해가 가능한 상태로 만들 수 있다”며 “이후 순간적으로 압력을 떨어뜨리면 원료는 더 작은 입자로 나뉘게 돼 펠릿 모양으로 만들기 용이해진다”고 말했다.

이 과정을 거쳐 생산된 바이오연료의 성분을 분석한 결과, 온도와 시간이 증가할수록 연소 효율을 저해하는 헤미셀룰로오스, 무기물 함량이 감소하는 것이 확인됐다. 연구팀은 “바이오연료의 고위 발열량은 최대 22.0 M/kg, 에너지 회수율은 최대 95%까지 증가해 증기 기반 습식 공정이 폐 바이오매스 활용에 가장 효과적인 공정임을 입증했다”고 설명했다.

민 책임연구원은 “세계적으로 바이오연료는 기후 위기, 자원 고갈 문제 해결에 직접적으로 기여하는 에너지원으로 인정받고 있다”며 “농업, 산림폐기물을 화력발전소에 혼합해서 사용할 수 있는 연료로 만드는 이번 기술은 폐자원을 에너지원으로 업사이클링해 자원순환 체계를 구축하고 탄소중립 실현에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.