국내 연구진이 펄프를 생산하는 제지공정에서 대량 배출되는 폐기물인 '리그닌'을 이용해 바이오 항공유(Bio-jet fuel)를 연속공정으로 대량 생산하는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 하정명 박사팀은 23일 리그닌을 열분해해 생산되는 끈적한 리그닌오일을 화학적으로 처리해 점도를 낮추는 기술을 개발하고 이를 이용해 항공유급 바이오연료를 연속공정으로 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.
목재나 풀의 20~40%를 차지하는 리그닌은 제지공정에서 폐기물로 대량 발생한다.
이 리그닌을 원료로 바이오연료를 생산하는 연구가 진행되고 있으나 리그닌을 열분해할 때 나오는 리그닌오일은 점도가 매우 높은 끈적끈적한 상태여서 산업적으로 활용하기가 어렵다. 리그닌오일은 점도가 물보다 750배 높은 750cP로 끈적하고 품질이 낮아 보일러 연료 등으로 쓰일 뿐 바이오 항공유 등을 대량 생산하는 연속공정에 사용하기는 어렵다.
연구팀은 리그닌오일을 촉매를 이용한 수소 첨가(수첨) 반응으로 분해해 점도가 35배 이상 묽은 20cP 정도로 낮춘 수첨분해 리그닌오일을 만들었다.
이어 수첨분해 리그닌오일과 원래의 리그닌오일을 3대7로 섞어 점도가 110cP인 혼합유를 만들고, 이 혼합유를 수소를 첨가하고 산소를 제거하는 연속공정으로 처리해 항공유급 바이오연료를 생산했다. 연구팀은 새 공정으로 생산한 바이오 항공유가 환경파괴 논란을 빚는 기존 팜유나 폐식용유 등으로 만든 바이오 항공유를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
바이오 항공유가 주목받는 이유는 국제항공기구(ICAO)가 항공산업 온실가스를 2050년까지 2020년 수준으로 줄이기 위해 2027년부터 시행할 예정인 항공유 온실가스 규제에 대응하는 대체 연료가 될 수 있기 때문이다.
하정명 박사는 "기존 화학반응으로는 제지공장에서 대량으로 발생하는 리그닌 폐기물을 고부가가치 연료로 활용하기 어려웠지만 이번 성과로 리그닌에서 항공유를 대량 생산할 수 있게 됐다"며 "내년까지 벤치 규모와 파일럿 규모 연구로 산업화를 추진할 것"이라고 말했다. 이 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 '에너지 컨버젼 앤드 매니지먼트'(Energy Conversion and Management) 최신호에 게재됐다.