버려지는 캐슈넛 껍질이 친환경 연료…생산 효율도 2배↑

한국에너지기술연구원 대기청정연구실

캐슈넛 껍질로 생산된 바이오중유(오른쪽)와 바이오차(왼쪽) /사진=에너지연

버려지는 견과류 껍질을 이용해 발전소·선박 등 연료를 생산하는 기술이 나왔다. 기존 바이오연료 생산 방식보다 생산 효율도 2배 높아졌다.

한국에너지기술연구원(이하 에너지연)은 최영찬 대기청정연구실 책임연구원 연구팀이 폐 캐슈넛 껍질을 활용한 바이오연료 생산 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

바이오연료는 식물, 동물의 유기물(바이오매스)을 이용해 생산하는 연료다. 화석연료에 비해 연소 시 발생하는 이산화탄소 배출량이 적어 친환경 에너지원으로 주목받는다. 핵심은 바이오연료의 가격을 화석연료 수준 이하로 낮추는 것인데, 여러 종류의 바이오매스를 수집하는 것보다 단일 종류의 유기물을 활용하는 게 유리하다.

연구팀은 해외에서 손쉽게 수급할 수 있는 재료 중 고열량 오일 성분이 40% 이상인 캐슈넛 껍질을 활용하는 기술을 개발했다.

연구팀에 따르면 베트남 등 동남아 국가에선 캐슈넛 껍질로 바이오연료를 생산하는 공정이 활성화돼 있지만, 원재료 대비 생산 수율이 20%로 낮은 편이다. 특히 산업용 보일러나 발전소, 선박 연료로 활용할 수 있는 '바이오중유'로 전환하기 위해선 황산, 알코올류 등 촉매를 활용한 화학 공정이 필수여서 바이오연료가 오히려 환경오염을 일으킬 수 있다.

연구팀은 기존 기계식 압착 공정 대신 중온 열분해 방식을 새롭게 도입했다. 기계식 압착 공정은 원료를 압착한 뒤 고체와 액체로 분리하고 열처리와 화학 반응을 진행한다. 사람의 손으로 일일이 진행한다는 점에서 효율이 떨어진다.

반면 중온 열분해 방식은 원료를 투입한 후 중온에서 분해하는 단순한 과정을 거친다. 노동력을 별도로 투입하지 않고 전 공정을 자동화할 수 있다는 설명이다. 또 공정 과정 중 응축되지 않은 열분해 가스는 공정에 필요한 열원으로 재공급할 수 있다.

연구팀이 일일 1톤(t) 규모의 열분해 설비를 운전해 실제 바이오중유 생산 성능을 검증한 결과, 바이오중유 생산 시간을 기존 기계식 압착 공정의 3분의 1로 줄일 수 있었다. 또 생산 수율은 이전보다 2배 높은 40%를 기록했다. 생산된 바이오중유의 황 함량은 90ppm으로, 국제해사기구(IMO)의 황산화물 배출 규제 기준을 충족했다. 이는 생산된 연료를 선박 연료로 활용할 수 있다는 뜻이다.

최 책임연구원은 "제조 공정이 간단해 동남아 현지에서 상용화될 가능성이 높다. 2025년부터 실증 규모의 설비 연구를 진행해 본격적인 사업화에 들어갈 것"이라고 했다.

한편 이번 연구는 에너지연 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr