우리 연구팀이 가축분뇨, 음식물쓰레기 등 유기성 폐기물이 분해하는 과정에서 나오는 바이오가스에서 황화수소, 이산화탄소, 수분을 제거하여 97% 이상의 고순도 바이오메탄을 생산하는 데 성공했습니다. 

한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 연구원 청정연료연구실 김선형 박사 연구진과 에코바이오홀딩스(대표 송효순)가 공동으로 고농도의 황화수소를 포함한 바이오가스를 고순도 메탄으로 변환하는 바이오가스 고질화 기술을 개발한데 이어 파일럿 규모의 현장 실증에도 성공해 실용화 가능성을 높였다고 11일 밝혔습니다.

바이오가스는 주로 메탄(45~65%), 이산화탄소(35~55%). 황화수소로 구성되어 있으며, 이 중 황화수소를 제거하면 발전과 난방에 활용할 수 있습니다. 여기에 이산화탄소까지 제거하면 천연가스와 유사한 고순도의 메탄가스를 만들 수 있어 도시가스와 수송 부문에도 사용할 수 있습니다. 

이번에 연구진이 개발한 기술은 바이오가스에서 황화수소, 이산화탄소, 수분을 제거해 97% 이상의 고순도 바이오메탄을 생산하는 기술로, 수천 ppm의 고농도 황화수소가 포함된 바이오가스를 저비용으로 제거할 수 있습니다. 

이러한 바이오가스 고질화 공정은 악취와 부식을 유발하는 황화수소를 미생물 공법을 통해 바이오황으로 전환하는 전처리 공정, 이산화탄소와 수분을 물 흡수법으로 제거해 바이오메탄을 생산하는 고질화 공정으로 구성됩니다. 

전처리 공정에서는 알칼리 용액을 사용해 고농도의 황화수소를 제거하고, 미생물의 산화반응을 통해 용액을 재생시켜 경제적 운영이 가능합니다. 특히 동남아시아의 바이오가스 성질과 유사한 4,000ppm 이상의 고농도 황화수소가 포함된 바이오가스로부터 황화수소가 거의 검출되지 않을 정도로 우수한 성능을 보였으며, 부가적으로 비료로 활용 가능한 바이오황도 생산됩니다. 

또한, 연구진은 정읍정애영농조합법인의 바이오가스화 시설에 파일럿 시설을 설치해 하루 평균 3톤의 바이오가스를 처리하는 실증 과정을 진행했습니다. 그 결과 고농도의 황화수소를 포함하는 바이오가스에 적용 시 97% 이상의 고순도 메탄을 안정적으로 생산하는데 성공했으며, 실험 결과에 대한 한국산업기술시험원 인증을 획득했습니다. 

연구책임자인 김선형 박사는 “바이오가스의 생산량과 성상은 원료·운전조건에 따라 크게 변동되는데, 개발 기술은 넓은 농도 범위의 황화수소, 이산화탄소를 처리할 수 있어 다양한 바이오가스화 시설에 적용 가능하고 안정적으로 고순도의 메탄을 생산할 수 있다”라며, "향후 해외기술 수출과 함께 국가탄소배출권 확보에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다"라고 말했습니다. 

이득흔 기자(pigpeople100@gmail.com)