이대훈 기계연 박사 연구팀, 합성가스로 변환하는 플라즈마 공정 기술 개발

한국기계연구원은 쓰레기 매립장에서 발생하는 가스를 친환경 에너지로 전환하는 플라즈마 공정기술을 개발했다. 사진은 플라즈마 반응기.<사진=한국기계연구원 제공>
한국기계연구원은 쓰레기 매립장에서 발생하는 가스를 친환경 에너지로 전환하는 플라즈마 공정기술을 개발했다. 사진은 플라즈마 반응기.<사진=한국기계연구원 제공>
플라즈마 기술을 이용해 쓰레기 매립장에서 발생하는 가스를 친환경 에너지로 바꿀 수 있게 된다.

한국기계연구원(원장 박천홍)은 이대훈 환경시스템연구본부 플라즈마연구실 실장 연구팀이 쓰레기 매립지에서 발생하는 가스를 합성가스로 변환할 수 있는 플라즈마 공정 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

쓰레기 매립지에서는 쓰레기 분해에 따라 메탄과 이산화탄소가 섞인 매립지 가스가 20~30년 동안 발생한다. 매립지 가스는 대표적인 온실가스로 꼽히지만 현재 적절한 처리방법이 없어 발생하는 대로 자연에 배출되거나 스팀터빈 발전 시설을 구축해 발전에 활용하고 있다.

하지만 발전에 활용하는 방식은 대규모 매립지만 가능하고 전국 75%에 해당하는 중소매립지는 규모가 작아 효용 문제로  적용이 어려운 상태다.

연구팀은 매립지가스를 합성가스로 다시 메탄올과 합성가스(DME, 천연가스 석탄 바이오매스 등)로 전환하는 가스 변환 공정을 중소규모 매립지에 적용할 수 있도록 소형화하고 플라즈마 전환 반응 효율은 기존보다 30% 이상 높이는 기술을 개발했다.

또 연구팀은 발생한 플라즈마 상태를 제어하는 독자적인 기술력을 확보해 공정 열효율을 기존 50%이하에서 76%까지 약 30% 향상시켰다. 이를 통해 난분해성 가스인 이산화탄소를 최대 99%까지 전환하는데 성공했다.

무엇보다 개발된 공정으로 생산한 합성가스 내 수소(H₂)와 일산화탄소(CO) 비율 조절이 가능해 적용 현장의 수요에 따라 메탄올과 합성가스를 선택적으로 만들 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 관련 기술을 국내 중소기업 바이오프랜즈에 2017년 이전했으며 실증을 위한 추가 연구를 진행 중이다. 바이오프랜즈는 향수 기술 실증을 통해 중국 동북 3성 등 국내외 시장진출을 추진할 예정이다.

이대훈 실장은 "플라즈마의 장점을 활용하면서도 공정비용을 크게 줄이는데 성공한 의미있는 성과"라며  "매립지 현장에서의 실증 플랜트 운전을 통해 중국 등 실제 사업장에 적용 할 수 있도록 사업성을 높일 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 C1 가스 리파이너리 사업단의 지원을 받아 수행됐다. 성과는 플라즈마 분야 저널인 ‘Plasma Processes and Polymer’ 5월호 표지논문으로 게재됐다.

 

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