우리 연구진이 기업과 힘을 합쳐 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스로 항공유 생산에 성공했다. 원료~제품 통합 공정 패키지 기술을 확보해 기술사업화 적용이 용이하다는 평이다.
한국화학연구원(원장 이영국)은 이윤조 박사팀이 인투코어테크놀로지와 함께 이같은 성과를 거뒀다고 25일 밝혔다.
항공 산업은 전 세계 탄소 배출 상당 부분을 차지해 유기성 폐자원이나 바이오매스 등을 활용해 생산되는 '지속가능 항공유(SAF)' 의무 사용이 확대되고 있다. 다만 SAF는 생산 비용이 높다는 문제가 있다. 이번 기술은 음식물쓰레기·가축 분뇨 등에서 나오는 매립지 가스로 실증한 국내 첫 사례로, 비용 문제를 해소할 수 있다.
매립지 가스로 항공유를 만들려면 불순물을 줄여 항공유 생산에 적합한 중간원료로 정제해야 하고, 기체 상태 중간원료인 합성가스에서 액체 연료로 바꾸는 효율을 높여야 한다.
인투코어테크놀로지는 앞 단계를 담당했다. 음식물쓰레기 등이 묻힌 지면에서 분리막으로 매립지 가스의 황 성분 등 불순물을 제거하고, 이산화탄소를 줄이는 전처리 공정을 거쳤다. 또 이를 플라즈마 개질 반응기로 중간원료화 했다.
이를 넘겨받은 화학연은 '피셔-트롭쉬 공정'으로 액체 연료화한다. 액체 연료, 왁스 등 고체 부산물이 생성되는데, 제올라이트·코발트 기반 촉매를 활용해 액체 연료 선택도를 높였다.
특히 화학연은 핵심 기술로 '마이크로채널 반응기'를 적용했다. 항공유 제조 반응 중 과도한 발열은 촉매 손상으로 이어질 수 있는데, 연구팀이 개발한 마이크로채널 반응기는 촉매층·냉매층을 교대로 적층한 구조로, 반응 폭주를 억제한다. 또 집적화·모듈화 설계로 설비 부피도 최대 10분의 1로 줄였다.
연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지에 약 30평 규모, 2층 단독주택 크기 통합 공정 시설을 구축해 실증했다. 하루 100㎏ 규모 SAF 생산에 성공했고, 액체 연료 선택도는 75% 이상을 달성했다.
기존에 대규모 플랜트에서 가능했던 항공유 생산 공정을 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서 가능케 했다는 점, 통합공정이라는 점이 특히 주목받는다.
이영국 화학연 원장은 “탄소중립과 순환경제를 동시에 실현할 수 있는 대표적 기술로 성장할 것”이라고 기대했다.
관련 성과는 ACS Catalysis, Fuel에 각각 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
