쓰레기 매립장에서 발생하는 메탄과 이산화탄소 혼합가스를 바이오 연료로 개질하기 위한 반응기.(사진=한국기계연구원 제공)
한국기계연구원은 환경시스템연구본부 플라즈마연구실 이대훈 실장 연구팀이 쓰레기 매립장에서 발생하는 가스를 친환경 에너지로 바꾸는 플라즈마(Plasma) 공정 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
쓰레기 매집지에서 분해 과정에 보통 20~30년 동안 발생하는 메탄과 이산화탄소가 섞인 '매립지 가스'(LFG·Landfill gas)는 지구 온난화를 일으키는 대표적 온실가스로 꼽히지만, 현재 적절한 처리 방법이 없어 대부분 자연 배출되고 있다.
일부 대형 수도권 매립지의 경우 매립지 가스를 자원으로 활용하기 위해 스팀터빈 발전시설을 구축하고 발전에 활용하고 있긴 하지만, 매립지 가스 발생량이 상대적으로 적은 대다수 중소규모 매립지에서는 열량 부족과 효용 문제로 이 같은 설비를 갖출 수 없는 실정이다.
플라즈마 반응기 내부 모식도.(사진=한국기계연구원 제공)
연구팀은 매립지 가스를 합성가스로 바꾸고 나서 이를 다시 메탄올과 DME으로 전환하는 가스 변환 공정을 중소규모 매립지에 적용할 수 있도록 소형화했다. DME는 액화석유가스(LPG)와 성질이 비슷하면서 매연이 극히 적어 친환경적이다.
기계연의 독자적인 플라즈마 제어 기술을 활용해 공정 열효율을 기존 50％ 이하에서 76％까지 높였으며, 난분해성 가스인 메탄과 이산화탄소를 최대 99％까지 전환하는데 성공했다.
생산한 합성가스 내 수소와 이산화탄소 비율 조절이 가능해 적용 현장 수요에 따라 메탄올이나 DME를 선택적으로 만들 수도 있다.
이대훈 플라즈마연구실장은 "플라즈마의 장점을 활용하면서도 공정비용을 크게 줄이는 데 성공한 의미 있는 성과"라며 "매립지 현장에서의 실증 플랜트 운전을 통해 중국 등 실제 사업장에 적용할 수 있도록 사업성을 높일 것"이라고 말했다.