[대전=뉴시스] 화학연구원이 인투코어테크놀로지와 함께 매립지 가스로부터 지속가능 항공유를 얻는 기술을 개발하고 실증에도 성공했다. 사진은 대구 매립지 인근에 구축한 실증 시설.(사진=화학연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 탄소배출을 줄이기 위해 지속가능 항공유(SAF) 의무 사용이 전 세졔적으로 확대되는 가운데 국내 연구진이 민간기업과 함께 매립지 가스로 항공유를 생산할 수 있는 기술을 확보하고 실증에도 성공했다.

한국화학연구원은 화학공정연구본부 이윤조 박사팀이 인투코어테크놀로지㈜와 공동연구를 통해 음식물쓰레기나 등 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스로 항공유(SAF)를 생산하는 통합공정을 개발, 현장실증에 성공했다고 25일 밝혔다.

지속가능 항공유(SAF)는 폐자원·바이오매스 등 재생 가능한 원료로 만든 항공연료로 항공산업의 탄소중립 대응에서 중요한 부분을 차지한다.

이미 정유업계는 폐식용유로 SAF를 만들고 있으나 폐식용유는 발생량 자체가 적고 바이오경유 등 다른 용도로도 쓰여 상대적으로 비싸고 확보가 어렵다.

화학연이 확보한 이 기술은 음식물쓰레기·가축분뇨 등에서 나오는 풍부하고 값싼 매립지 가스로 실증한 국내 첫 사례다.

매립지 가스로 항공유를 만들기 위해선 불순물을 줄여 항공유 생산에 적합한 중간원료로 정제해야 한다. 또 기체상태의 중간원료인 합성가스에서 항공유 등 액체연료로 바꿔 효율을 높여야 한다.

이번에 연구팀은 매립지 가스 전처리 후 합성가스 제조, 합성가스-액체연료 전환 촉매 반응공정을 하나로 통합했다.

이 과정서 인투코어테크놀로지는 음식물쓰레기 등이 묻힌 지면에서 포집한 매립지 가스를 분리막으로 황 성분 등 불순물을 제거하고 과도한 이산화탄소를 줄이는 전처리 공정을 맡았다.

이후 자체개발한 플라즈마 개질 반응기를 이용해 항공유 생산에 적합한 성질의 중간원료로 바꿔 일산화탄소와 수소가 포함된 고압의 합성가스로 변화시켜 화학연에 넘겨줬다.

이어 화학연은 '피셔-트롭쉬 공정'이라는 기술을 활용해 기체상태의 합성가스를 액체연료로 바꿨다.

[대전=뉴시스] 매립지 가스로 지속가능 항공유(SAF) 생산에 성공한 화학연구원 연구진.(뒷줄 오른쪽부터 반시계 방향을) 한승주 선임연구원, 이윤조 책임연구원, 윤양식 선임연구원, 박선주·지예진·임재준·홍원녹·채호승 연구원, 김종경 박사후연구원.(사진=화학연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

연구진 관계자는 "수소와 탄소가 분리된 상태의 합성가스를 촉매 위에서 반응시키면 수소-탄소 사슬이 점점 이어지며 적당한 길이의 탄화수소는 액체연료로, 긴 길이는 왁스 등 고체 부산물이 된다"면서 "제올라이트·코발트 기반 촉매를 활용해 고체 부산물 대신 액체연료가 생산되도록 선택도를 개선했다"고 설명했다.

화학연은 이 과정서 '마이크로채널 반응기'를 적용, 항공유 제조과정서 생길 수 있는 과도한 발열을 막아 촉매 손상도 사전 차단했다.

특히 집적·모듈화 설계를 통해 설비 부피를 최대 10분의 1로 줄였다. 추후 생산 규모 확충이 필요하면 모듈을 추가하면 된다.

이번 기술의 실증을 위해 연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지에 약 30평 규모, 2층 단독주택 크기의 통합공정시설을 구축했다.

실증에선 하루 100㎏ 규모의 지속가능 항공유 생산에 성공했으며 액체연료 선택도는 75% 이상을 달성했다. 현재 연구팀은 운전조건을 최적화하고 촉매와 반응기 성능을 추가로 고도화하고 있다.

이윤조 박사는 "이 기술은 대규모 플랜트에서만 가능했던 항공유 생산 공정을 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서도 가능하다는 점을 보여줬다. 향후 분산형 SAF 생산체계 구축과 국내 SAF산업 경쟁력 강화에 기여할 것"이라고 말했다.

연구 성과는 저명한 국제학술지 'ACS Catalysis'에 지난해 11월 내부 표지논문에 이어 최근 연료·환경분야 국제학술지 'Fuel'에도 실렸다.

이영국 화학연 원장은 "유기성 폐자원을 고부가가치 연료로 전환하는 통합공정 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다"면서 "탄소중립과 순환경제를 동시에 실현할 수 있는 대표적 기술로 성장할 것"이라고 기대했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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