[첨단 헬로티]

한국건설기술연구원(이하 건설연)이 기존에 비해 획기적으로 개선된 ‘음식물쓰레기 재생 고형연료화 기술’을 확보하는 데 성공했다. 새로운 고형 재생연료는 고품질 석탄의 화력과 맞먹는 고열량이면서도 염도 또한 대폭 낮춘 친환경적이다.

음식물쓰레기는 2018년 한 해에만 수거와 처리에 1조3,000억원 이상이 들 정도로 매년 대량 발생하고 있다. 음식물쓰레기는 현행법상 2012년부터 해양투기가 금지되었으며, 유해발암물질인 다이옥신 발생 우려로 소각이나 연료활용도 어려운 실정이다.

현재 음식물쓰레기의 80%는 사료나 퇴비로 재활용되고 나머지는 매립 처리된다. 그러나 음식물쓰레기 재생사료의 경우 조류인플루엔자(AI)나 최근 유행하는 아프리카돼지열병(ASF)의 한 원인으로도 인식되고 있어 전염에 취약하다. 이 때문에 2017년 사용이 금지되었고, 현재 사료 생산시설마다 적채되어 있다.

재생퇴비의 경우에도 염분으로 인한 토양의 경화(硬化)를 유발함에 따라 음식물쓰레기의 새로운 재활용 처리방안이 절실한 상황이다.

이번에 건설연 김이태 박사 연구팀이 새롭게 개선하여 선보인 음식물쓰레기의 열분해 고형연료화 기술은, 기존 음식물쓰레기 재활용 방법이 갖고 있던 문제점을 해결하면서 신재생 에너지로 활용하는 새로운 대안을 제시했다는 점에서 주목된다.

▲음식물쓰레기 청정연료 생산시설 개요도

연구팀은 음식물쓰레기를 산소가 없는 환경에서 고분자 물질을 열분해시키는 방법으로, 다이옥신 발생 우려가 없는 공정을 새로이 개발했다. 열분해 다음으로는 염분을 제거하는 탈염공정을 거치게 되는데, 효율이 기존 대비 90% 이상 향상되었다.

연구팀은 염분을 경제적이면서도 폐수 발생 없이 제거하여 염분함량을 3~5%대에서 0.2%까지 낮추는 데 성공했다. 더욱이 열분해 과정에서 발생하는 바이오 가스는 건조 에너지로 재활용하여 시스템 운영비를 절감하는 효과도 기대할 수 있다.

▲염분 결정화 및 추출(탈염) 과정

이러한 과정을 거쳐 음식물쓰레기는 탄소가 농축된 고열량의 친환경 숯덩어리(bio-char)로 가공된다. 이렇게 만들어진 청정 고형 재생연료(Bio-SRF ; Solid Refuse Fuel)는 사료나 퇴비로 활용할 때보다 유기물질의 용출이 적고, 악취가 발생하지 않으며, 보관 및 운반도 용이하다. 또한 이 기술은 신규 시설의 건설 없이 기존 퇴비화 및 사료화 처리 시스템을 조금만 개량하여 활용할 수 있으므로, 관련 예산을 대폭 절감할 수 있다.

▲생산시설 조감도

연료로서의 품질 또한 우수하다. 연구팀은 환경규제가 까다로운 유럽 중에서도 가장 엄격하다고 알려진 영국 공업표준규격 BS EN 최고등급(1등급) 이상의 성능을 목표로 연구개발을 지속해 왔다. 그 결과 재생연료의 열량을 1kg당 약 3,000~4,000kcal에서 6,000kcal로 2배 가까이 향상시키는 데 성공하였다. 이러한 점 때문에 새로운 고형 재생연료는 전량 수입에 의존하고 있는 발전용 고품질 석탄 연료의 대체재로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 화력발전, 지역난방, 산업용보일러 등에 새로운 고형 재생연료를 폭넓게 활용할 시 이들 기존 자원의 수입대체 효과와 함께 연간 885만 톤의 온실가스(CO2) 저감 효과도 기대할 수 있다고 밝혔다. 또한 미세먼지 유발물질 중 황은 0.2%까지, 나트륨이나 칼륨 등은 50%까지 저감하였고, 향후 지속적인 연구개발을 통해 80% 수준까지 저감할 수 있도록 기술을 고도화 할 예정이다.