| 제 목 | [2020.11.03] 생기원, 기후변화 대응‘착한 기술’상용화로 대응한다 |
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| 게재일 | 2020-11-03 |
| 조회수 | 488 |
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생기원, 기후변화 대응‘착한 기술’상용화로 대응한다
-‘막접촉기 기반 가스 분리기’개발...폐기물에서 97.7%이상의 고순도 메탄가스 추출
- 기존 흡수탑보다 반응설비 부피 1/10 수준, 메탄가스 생산 단가 1/4↓ 전망
□ 지난해 정부는 2030년까지 온실가스 배출량을 7억 910만 톤에서 5억 3,600만 톤으로 감축하는 내용의 ‘제 2차 기후변화대응 기본계획’을 확정했다.
ㅇ 잘 알려진 것처럼 온실가스의 주범은 이산화탄소, 메탄가스 등인데 메탄가스는 이산화탄소보다 배출량은 적지만, 지구온난화에 20배 이상 영향을 줄 정도로 강력하다.
ㅇ 따라서 최근 폐기물 매립지에 가스 포집시설을 확충하고, 회수시설 운용 효율을 높여 메탄가스 회수율을 높이는 것이 주요 온실가스 감축방안으로 떠오르고 있다.
□ 한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원)이 중소기업 ㈜이케이와 함께 유기성 폐기물에서 발생하는 바이오가스로부터 메탄가스를 97.7%의 고순도로 회수하는 기술개발에 성공했다.
ㅇ 이산화탄소, 메탄가스 등을 포함한 바이오가스가 대기 중에 노출되면 지구 온난화를 일으키지만, 이를 정제시켜 97%이상의 고순도 메탄가스로 추출하면 택시나 버스와 같은 수송용 연료는 물론 도시가스로도 사용 가능하다.
ㅇ 현재 ㈜이케이의 이천현장에서 30Nm³/hr 규모로 실증 테스트 중인 이 기술은 메탄가스 회수율이 99.896%에 달한다. 메탄가스가 주성분인 CNG(Compressed natural Gas, 압축천연가스)택시를 하루 20대까지 충전 가능한 규모다.
□ 생기원 친환경공정연구그룹 송호준 박사 연구팀은 흡수, 흡착, 심냉법, 막분리 4가지로 분류되는 가스 분리기술 중 흡수와 막분리가 결합된 ‘막접촉기‘ 방식을 채택해 ‘막접촉기 기반 가스 분리기’를 구현해냈다.
ㅇ 막접촉기에는 중공사막(원통안에 직경 1mm미만의 빨대형태의 필터가 다발로 묶여 있는 형태)필터가 내장되는데, 해당 필터의 안쪽으로 흡수제(용액)를 흘려보내면 이산화탄소는 해당 용액과 함께 막접촉기 밖으로 빠져나가고 용액에 녹지 않는 메탄가스는 추출되는 원리를 이용했다.
ㅇ 막접촉기 기반 가스 분리기는 기존 산업현장에서 많이 쓰이고 있는 흡수탑에 비해 반응설비 부피가 최대 1/10 수준이며, 설비 확장 시에도 막접촉기 수량만 증설하면 된다는 장점이 있다.
□ 다만 막접촉기 내부 필터막인 멤브레인(Membrane)이 용액을 흘려보내는 설계 특성상 필연적인 막젖음 현상이 문제로 지적됐다.
ㅇ 이를 위해 필터 소재를 저렴한 폴리프로필렌(PP)으로 대체하고, 흡수제의 표면 장력을 높이는 방안으로 대안을 찾았다.
ㅇ 10개의 물질 조합을 100번이상 테스트해 화학물질 분자구조의 최적 설계 및 합성을 통해 표면 장력을 높이면서도, 이산화탄소 포집율을 높이는 방안을 찾아 고효율·저에너지 흡수제를 적용할 수 있었다.
ㅇ 이와 함께 ㈜이케이의 공정설계 및 운영 노하우가 더해져 기존 메탄가스 제조단가보다 약 25%가량 저렴한 생산이 가능해져 상용화도 앞당겨질 전망이다.
□ 생기원 송호준 박사는 “메탄가스 순도 97.7%이상 달성으로 수송용 연료로서 안정적 활용이 가능할 것”이라며, “현재 실증단계까지 도달해 상용화가 눈앞에 와있다”라고 밝혔다.
ㅇ ㈜이케이 문원호 대표는 “생기원은 어떠한 난제를 가져다줘도 답을 찾아줬기 때문에 이번 기술이 완성될 수 있었다.”며, “향후 생기원과 함께 도시가스는 물론 수소차 충전에도 활용될 수 있는 연구로 이을 계획”이라고 전했다.
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