쓰레기 매립장 내 가스, 친환경 에너지로 바꾼다

기계연구원 "쓰레기 처리 공정에 플라스마 적용"

한국기계연구원(기계연)은 이대훈 환경시스템연구본부 플라스마연구실장 연구팀이 쓰레기 매립장 가스를 친환경 합성가스로 변환하는 플라스마 공정 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

쓰레기를 분해하는 과정에는 메탄과 이산화탄소가 섞인 매립지 가스(LFG·Landfill gas)가 20∼30년 동안 발생한다.

매립지 가스는 지구 온난화를 일으키는 온실가스로 꼽히나, 현재 적절한 처리 방법이 없어 대부분 자연 배출한다.

일부 대형 수도권 매립지에서만 스팀터빈 발전시설을 구축하고 자원으로 활용하고 있다.

매립지 가스 발생량이 상대적으로 작은 상황에선 열량 부족과 효용 문제로 설비를 갖출 수 없는 형편이다.

기계연 연구팀은 매립지 가스를 합성가스로 바꾸고서 이를 다시 메탄올과 DME으로 전환하는 공정을 중소규모 매립지에 적용할 수 있도록 설비를 소형화했다.

액화석유가스(LPG)와 성질이 비슷한 DME은 매연이 적어 친환경적이다.

연구팀은 아울러 기계연이 보유한 플라스마 제어 경험과 독창적인 반응기 디자인으로 독자적인 기술력을 확보했다.

이를 통해 공정 열효율을 기존 50％ 이하에서 76％까지 높였다.

난분해성 가스인 메탄과 이산화탄소를 최대 99％까지 전환하는 데도 성공했다.

합성가스 내 수소·이산화탄소 비율 조절이 가능해 적용 현장 수요에 따라 메탄올·DME을 선택적으로 만들 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.

구체적으론 플라스마 아크를 소용돌이처럼 회전해 접촉면을 넓히고 10㎝ 이상 길이에서도 안정적으로 유지할 수 있도록 해 매립지 가스와 반응 효율을 극대화했다.

기존 플라스마 단일 공정을 플라스마·촉매반응 결합 공정으로 새롭게 구현해 전체 비용은 기존 대비 10％까지 낮췄다.

이대훈 플라스마연구실장은 "플라스마 장점을 활용하면서도 공정비용을 크게 줄이는 데 성공한 의미 있는 성과"라며 "매립지 현장에서의 실증을 통해 중국 등 실제 사업장에 적용할 수 있도록 할 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부 C1 가스 리파이너리 사업단 지원을 받아 수행했다.

성과를 담은 논문은 플라스마 프로세스 ＆ 폴리머' 5월호 표지에 실렸다.

기계연은 해당 기술을 국내 중소기업 바이오프랜즈에 2017년 이전했다고 전했다.

/연합뉴스