견과류 껍질로 친환경 선박 연료 만든다

한국에너지기술연구원

한국에너지기술연구원 연구팀이 캐슈넛 껍질로 생산한 바이오차(왼쪽)와 바이오중유(오른쪽). 에너지연 제공.

버려지는 캐슈넛 껍질을 친환경 바이오연료로 전환하는 기술이 개발됐다. 대량 생산이 가능하고 제조 공정이 간단해 동남아 현지에서의 상용화가 기대된다. 

한국에너지기술연구원은 최영찬 기후변화연구본부 대기청정연구실 책임연구원 연구팀이 견과류 제품 생산 과정에서 버려지는 캐슈넛 껍질을 친환경 바이오연료로 전환하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 

바이오연료는 식물, 동물 등 생물 유기체를 의미하는 ‘바이오매스’로 생산하는 연료다. 화석연료에 비해 연소 시 발생하는 이산화탄소 배출량이 적어 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 

국내에서는 바이오매스로 바이오연료를 생산하기 어렵다. 단일 종류의 바이오매스가 부족해 여러 바이오매스를 수집해야 하는데 화석연료에 비해 경제성이 낮다. 이에 연구팀은 해외에서 손쉽게 수급할 수 있는 재료 중 고열량 오일 성분을 약 40% 포함하고 있는 캐슈넛 껍질에 주목했다.

캐슈넛 껍질로 바이오연료를 생산하는 공정은 베트남 등 동남아시아에 상용화돼 있지만 원재료 대비 생산 수율이 20%에 불과하다. 특히 바이오중유로 전환하기 위해서는 황산, 알코올류 등 촉매를 활용한 화학 공정이 추가돼 환경 오염을 유발한다는 단점이 있다. 바이오중유는 바이오연료의 일종으로 산업용 보일러, 발전소, 선박 연료로 활용 가능하다. 

연구팀은 기존의 기계적 압착 공정 대신 중온 열분해 방식으로 바이오중유를 생산하는 원천기술을 개발했다. 기존 공정보다 바이오중유 생산 시간은 3분의1로 줄고 생산 수율은 2배 이상 향상할 수 있는 방법이다. 

기존 기계적 압착 공정은 원료를 압착하고 고체와 액체로 분리한 후 열처리와 화학 반응까지 진행해 많은 비용과 시간이 소모됐다. 연구팀의 기술은 복잡한 공정 없이 원료 투입 후 열분해 공정 하나만 진행하면 된다. 

기존 공정은 사람의 손으로 일일이 진행해야 하는 반면 연구팀의 바이오중유 생산법은 전 공정을 자동화할 수 있다는 점도 장점이다. 시스템 운전에 들이는 비용을 절반으로 줄일 수 있다. 공정 과정 중 응축되지 못한 열분해 가스를 공정에 필요한 열원으로 다시 공급하는 것도 가능하다.

연구팀은 일일 1톤 규모의 열분해 설비 운전을 통해 바이오중유 생산 성능을 검증했다. 그 결과 기존 압착 공정 대비 2배 이상 향상된 40%의 바이오중유 생산 수율을 기록했다. 생산된 바이오중유의 황 함량은 90ppm(백만분율)으로, 국제해사기구(IMO)의 황산화물 배출 규제 기준을 충족해 선박 연료로의 활용 가능성도 입증됐다. 

최 책임연구원은 “개발한 친환경 바이오연료 생산 공정은 바이오중유와 바이오차(고탄소 고형물질)의 대량 생산이 가능하고 제조 공정이 간단해 동남아 현지에 상용화될 가능성이 높다”며 “2025년부터 실증 규모 설비 연구를 진행하고 본격적인 사업화 단계에 들어갈 계획”이라고 말했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]