쓰레기 매립장 가스, 플라즈마 만나 친환경 에너지로 변신

(사진제공=기계연)플라즈마 프로세시즈 앤 폴리머 5월호 표지논문 게재

(사진제공=기계연)플라즈마 프로세시즈 앤 폴리머 5월호 표지논문 게재

(사진제공=기계연)(좌)매립장 가스 개질을 위한 플라즈마 반응기(중)플라즈마 반응기 내부 모식도(우)회전형 플라즈마 아크

(사진제공=기계연)(좌)매립장 가스 개질을 위한 플라즈마 반응기(중)플라즈마 반응기 내부 모식도(우)회전형 플라즈마 아크

(대전=국제뉴스) 송윤영 기자 = 한국기계연구원이 쓰레기 매립장에서 발생하는 가스를 친환경 에너지로 바꾸는 플라즈마 공정 개발에 성공했다. 환경오염을 유발하는 온실가스를 자원화하는 기술로 지구온난화 문제를 해결하면서 친환경 에너지 생산으로 경제적인 이익도 창출할 수 있는 기술로 눈길을 끈다.

기계연 환경시스템연구본부 플라즈마연구실 이대훈 실장 연구팀은 쓰레기 매립지에서 발생하는 가스를 수소를 포함한 합성가스로 변환할 수 있는 플라즈마 공정 기술을 개발했다.

쓰레기 매립지에서는 쓰레기 분해에 따라 메탄과 이산화탄소가 섞인 ‘매립지 가스(LFGㆍLandfill gas)’가 20∼30년 동안 발생한다. 매립지 가스는 대표적인 온실가스로 꼽히지만 현재 적절한 처리방법이 없어 발생하는 대로 자연 배출되고 있다. 일부 대형 수도권 매립지에서 매립지 가스를 자원으로 활용하기 위해 스팀터빈 발전시설을 구축하고 발전에 활용하고 있다.

하지만 발전에 활용하는 방식은 대규모 매립지만 가능하고 가스 발생량이 작은 경우 열량의 부족과 설비 효용의 문제로 전국의 75%에 달하는 중소규모 매립지에 적용할 수 있는 기술개발이 필요했다.

연구팀은 매립지가스를 합성가스로, 이를 다시 메탄올과 DME*로 전환하는 가스 변환 공정을 중소규모 매립지에 적용할 수 있도록 소형화하고, 플라즈마 전환 반응의 효율은 기존 보다 30% 이상 높이는 기술을 개발했다.

DME : 천연가스, 석탄, 바이오매스 등 다양한 원료로부터 수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스를 만든 뒤 합성반응을 통해 제조하는 연료. 성질이 LPG와 비슷하여 기존의 LPG 유통 인프라를 이용해 저렴한 비용으로 수송 및 가정용, 상업용 보급이 가능하다. 매연이 아주 적어 친환경적이며, 탄소배출권 거래에도 활용할 수 있다.

기존의 플라즈마 공정은 플라즈마 발생 시 고에너지 상태의 플라즈마를 제어하기 어려워 효율이 떨어졌다. 하지만 연구팀은 발생한 플라즈마 상태를 제어하는 독자적인 기술력을 확보해 공정 열효율을 기존 50% 이하에서 76%까지 약 30% 향상시켰다.

이를 통해 난분해성 가스인 메탄과 이산화탄소를 최대 99%까지 전환하는데 성공했다. 또 개발된 공정으로 생산한 합성가스 내 H2/CO 비율의 조절이 가능해 적용 현장의 수요에 따라 메탄올/DME 을 선택적으로 만들 수 있다.

<저작권자 Copyright ⓒ 국제뉴스 무단전재 및 재배포금지>