하수슬러지 등 태우지 않고 관에서 가열 태워 얻는 열로 전기 만들던 방식과 달리 메탄가스 바로 만들어 각종 연료로 활용 LNG 수입 비용 연간 5000억 절감 효과
인천광역시 서구에 있는 포스코에너지 그린에너지연구소.연구원들이 실험 설비 안에 폐비닐과 종이 조각 등 쓰레기를 스팀(수증기)과 함께 넣고 800도의 열을 가하자 가스가 생기기 시작했다. 

메탄가스·일산화탄소·수소 등이 섞여 있는 합성 가스다. 이 합성가스는 관으로 연결된 다른 장비로 옮겨져 또다른 가공 절차를 거쳤다. 
메탄가스만 따로 뽑아내는 과정이다. 조성호 그린에너지연구소 팀장은 "쓰레기에서 메탄가스를 뽑아내면 발전기를 돌리는 연료나 차량을 굴리는 연료로 사용할 수 있다"며 "기존에도 쓰레기 매립지에서 발생한 메탄가스를 모아서 발전 등에 쓰는 방식이 있지만 새로 개발하고 있는 기술은 쓰레기가 부패할 때까지 기다릴 필요 없이 원하는 때 필요한 만큼 메탄가스를 만들 수 있다"고 말했다. 

포스코에너지는 이미 주요 기술 개발을 마치고 마지막 실증 단계에 들어섰으며 이 기술을 활용해 2017년부터 본격적인 사업에 나설 계획이다.



◇메탄가스로 발전·자동차용 연료 발생

모든 쓰레기를 활용할 수는 없다. 유리처럼 불에 타지 않는 쓰레기는 사용할 수 없고 가연성 폐기물만 쓴다. 
생활 쓰레기 말고도 바이오매스(톱밥·나무껍질·볏짚 등 발효나 열분해를 통해 전기나 에너지를 생성할 수 있는 유기성 폐자원)나 하수 슬러지(하수 처리 과정에서 생기는 침전물 쓰레기) 등도 활용된다.

쓰레기를 메탄가스로 만드는 방법은 크게 3단계로 나눠 진행된다. 
우선 부식에 강한 스테인리스 재질의 관(管)에 쓰레기를 넣고 스팀(수증기)을 주입한 다음 관 주변에 750~850도의 열을 가하면 메탄가스(CH₄)·일산화탄소(CO)·수소(H₂) 등으로 구성된 합성가스가 발생한다. 
쓰레기에 고온의 열을 가하면 분해되면서 메탄가스가 발생하고, 또 물질의 기본 성분인 탄소가 수증기와 반응하면서 일산화탄소와 수소가 생기는 것이다. 
두 번째 단계는 합성가스에 칼슘카보네이트 등 촉매제를 넣어 염소·황과 같은 불필요한 성분은 제거하고 메탄가스·일산화탄소·수소만 남기는 과정이다. 
이 과정에서 남은 메탄가스는 그대로 탱크에 모은다. 그 다음에는 합성가스 가운데 메탄가스를 뺀 나머지 일산화탄소와 수소를 반응시켜 2차로 메탄가스를 합성하는 작업이 뒤따른다. 
포스코에너지 관계자는 "일산화탄소와 수소 분자 3개가 결합하면 메탄가스가 생기는 원리를 이용한 것"이라며 "니켈 성분의 촉매제를 넣으면 일산화탄소와 수소가 반응해 메탄가스가 합성된다"고 말했다.

◇연간 5000억원 규모 LNG 수입 대체 효과 기대

이렇게 모은 메탄은 여러 가지 용도로 쓸 수 있다. 우선 LNG 발전소에서 연료로 쓰는 LNG를 대신해 사용할 수 있다. 
또 CNG(압축천연가스) 차량의 연료로도 쓸 수 있다. CNG는 천연가스를 고압으로 압축한 것으로 역시 메탄이 주 성분이다. 메탄만 활용하는 것은 아니다. 
합성가스를 만드는 과정에서 나온 수소를 따로 모아 연료전지 발전에 사용할 수 있다. 연료전지는 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기와 열을 생산하는 것이기 때문에 수소가 필수적이다. 
일산화탄소의 경우, 화학공장에서 섬유나 플라스틱 등 화학 제품을 만드는 데 사용할 수 있다.

지금도 쓰레기를 그냥 버리지 않고 폐기물 소각 과정에서 나오는 열로 증기 터빈을 가동시켜 전기를 생산하기도 한다. 
하지만 포스코에너지가 개발하고 있는 기술은 메탄가스를 발생시켜 다양한 곳에 활용할 수 있기 때문에 더 효율적이다. 
또 소각장처럼 쓰레기를 직접 태우는 게 아니라 쓰레기를 관에 넣고 간접적으로 열을 가하는 방식이기 때문에 유해 물질이 덜 나온다는 점도 장점이다. 
쓰레기 처리에 따른 환경 오염 문제를 줄일 수 있다는 의미이다. 
메탄가스 합성으로 LNG 수입 대체 효과도 적지 않다는 지적이다. 
매년 발생하는 가연성 쓰레기 715만t 가운데 10%만 활용해도 연간 5억달러 정도 규모의 LNG를 수입하지 않아도 될 전망이다.



조선경제 2015년 3월 10일 화요일 B11면에서 발췌

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