이피에스리소스의 김민석 대표는 환경시스템을 전공하고 환경/폐기물/발전 등 다양한 플랜트 기술 분야에 15년간 종사하며 폐기물 처리 시장의 현장을 경험했다.
해당 분야에 종사하며 소각과 매립에만 의존하고 있는 현 상황과 그나마 폐기물 자원화로 활용되던 고형연료(SRF)가 주 사용처인 석탄화력 발전의 폐쇄로 수요가 현저히 줄어든 상황 등을 눈으로 직접 확인한 것이다.
“유기성 폐기물의 대부분은 소각(SRF 포함) 또는 매립되는데, 소각은 행위 자체만으로 온실가스를 배출한다는 문제를 가지고 있습니다.
매립은 제한된 국토 상황에서 거의 포화상태에 이르렀고요. 그러나 이들 폐기물은 인류가 생활을 영위하는 한 지속적으로 생산될 수밖에 없기 때문에 문제가 심각한 것이죠.
한 예로, 수도권 매립지의 경우 대체지 공모를 진행 중인데 3차 공모까지 신청 건수가 없어 올해 4차 공모가 진행 중인 상황입니다.
탄소중립 패러다임에 부합하는 새로운 솔루션을 확보해야 하는 절체절명의 상황이라고 생각합니다.”
온실가스 감축에 대한 문제는 비단 폐기물 처리에만 국한된 것이 아니다. 화석연료를 대체할 재생에너지의 생산과 관리도 개선책이 필요한 상황이다.
주 재생에너지원인 태양광과 풍력은 자연에 의존하므로 생산량이 일정하지 않고, 전기에너지로 전환되기 때문에 저장과 운송의 한계가 명확하다.
저장과 운송에 용이하고 지속가능한 생산이 가능한 제3의 재생에너지원이 필요한 이유이다.
“글로벌 시장의 RE100, CBAM, ETS, EUDR 등 각종 규제는 친환경 에너지의 수요를 증가시키는 요인입니다.
그러나 원유, 가스 등을 주요 에너지원으로 활용하고, 이에 대한 수입의존도가 높은 우리나라의 경우 이를 대체할 만큼의 재생에너지를 충당하기란 만만치 않은 현실입니다.”
이피에스리소스의 기술은 이 모든 문제를 한 번에 해결할 묘수이다. 유기성 폐기물을 분해해 바이오가스(기체), 바이오오일(액체), 바이오차(고체) 형태의 자원으로 재생하는 기술이기 때문이다.
기술과 사람
폐기물을 에너지원으로 전환하는 기술
이피에스리소스
지속가능에너지
화석연료대체제
탄소중립기술
지난해 유엔 환경프로그램(UNEP)에서 발표한 ‘음식물쓰레기지수 보고서’에 따르면
2022년 한 해 동안 지구에는 음식 및 식품, 식량 등 먹을 것이 10억톤 넘게 쓰레기로 버려졌다.
대표적인 유기성폐기물인 음식물쓰레기를 비롯해 하수슬러지, 축산분, 커피박 등은 필연적이고 영구적으로 발생하지만
소각이나 매립 시 이산화탄소(CO2)나 메탄(CH4)를 배출하는 온실가스 발생원이 된다.
이피에스리소스는 이들 폐기물을 기반으로 지속가능한 바이오 에너지 자원을 생산하는 기술을 개발해 주목받고 있다.
2022년 한 해 동안 지구에는 음식 및 식품, 식량 등 먹을 것이 10억톤 넘게 쓰레기로 버려졌다.
대표적인 유기성폐기물인 음식물쓰레기를 비롯해 하수슬러지, 축산분, 커피박 등은 필연적이고 영구적으로 발생하지만
소각이나 매립 시 이산화탄소(CO2)나 메탄(CH4)를 배출하는 온실가스 발생원이 된다.
이피에스리소스는 이들 폐기물을 기반으로 지속가능한 바이오 에너지 자원을 생산하는 기술을 개발해 주목받고 있다.
기후･환경･사회적 문제로 떠오른 유기성 폐기물
‘연속 열분해 기술’로 지속가능한 탄소중립
이피에스리소스의 ‘연속 열분해 기술’은 유기성 폐기물류에서 탄소(C)와 수소(H)를 추출해 바이오자원으로 생산하는 기술이다.
탄소와 수소에 착안한 까닭은 우리가 수입에 의존하는 천연가스, 원유, 석탄 등 화석연료를 이루고 있는 요소이기 때문이다.
“연속 열분해 기술은 소각의 반대 개념인 무/저산소의 밀폐 된 장치에서 간접가열을 통해 유기물질의 탄소(C)와 수소(H) 분자구조를 분해하여 유형의 자원으로 환원하는 기술로, 공정이 실시간으로(분해로 예열 후, 투입→분해→배출의 유지) 연속 진행되는 것을 말합니다. 지금까지 대부분의 열분해 기술은 회분식(분해로 개방→투입→폐쇄→가열→분해→개방→배출의 반복)으로 열분해하는 기술만 있어 에너지 효율 면에서나 사업성 면에서 비경제적이라는 평가를 받아왔는데, 연속식이 가능해졌기 때문에 훨씬 경제성이 있습니다.”
이를 통해 생산된 바이오가스(LHV 9,266kcal/N㎥)와 바이오오일(LHV 7,581kcal/kg)은 제철이나 발전의 연료인 유연탄(LHV5,950kcal/kg)을 대체하거나 원유를 대체 정제하면 지속가능운송유(ASF/해운유) 등으로 활용할 수 있다. 약 24.8%의 탄소가 숯(Char) 형태로 반영구적 결정화된 바이오차는 온실가스 흡수 조림사업의 토지개량재로 활용할 수 있다.
“가정에서 쓰는 도시가스의 경우 발열량이 9,400kcal/N㎥ 정도입니다. 그런데 바이오가스를 분석 의뢰해보니 9,200kcal/N㎥ 정도가 나왔어요. 거의 근사치라는 것을 확인한 것이죠. 바이오일의 경우 7,500kcal/N㎥이 나왔는데, 제철소에서 쓰이는 유효탄이 5,900kcal/N㎥ 정도이니까 보다 발열량이 높은데 고체연료보다 밀도가 높아 운송경제성도 뛰어납니다. 즉, 온실가스 발생원이자 수입에 의존하는 화석연료를 대체 가능하다는 것입니다. 또한, 바이오차는 토지개량재로 활용하여 식물성장을 촉진하므로 대기의 온실가스를 흡수하는데 도움을 줍니다. 이 순환이 당사가 목표로 하는 탄소중립 사이클입니다.”
“연속 열분해 기술은 소각의 반대 개념인 무/저산소의 밀폐 된 장치에서 간접가열을 통해 유기물질의 탄소(C)와 수소(H) 분자구조를 분해하여 유형의 자원으로 환원하는 기술로, 공정이 실시간으로(분해로 예열 후, 투입→분해→배출의 유지) 연속 진행되는 것을 말합니다. 지금까지 대부분의 열분해 기술은 회분식(분해로 개방→투입→폐쇄→가열→분해→개방→배출의 반복)으로 열분해하는 기술만 있어 에너지 효율 면에서나 사업성 면에서 비경제적이라는 평가를 받아왔는데, 연속식이 가능해졌기 때문에 훨씬 경제성이 있습니다.”
이를 통해 생산된 바이오가스(LHV 9,266kcal/N㎥)와 바이오오일(LHV 7,581kcal/kg)은 제철이나 발전의 연료인 유연탄(LHV5,950kcal/kg)을 대체하거나 원유를 대체 정제하면 지속가능운송유(ASF/해운유) 등으로 활용할 수 있다. 약 24.8%의 탄소가 숯(Char) 형태로 반영구적 결정화된 바이오차는 온실가스 흡수 조림사업의 토지개량재로 활용할 수 있다.
“가정에서 쓰는 도시가스의 경우 발열량이 9,400kcal/N㎥ 정도입니다. 그런데 바이오가스를 분석 의뢰해보니 9,200kcal/N㎥ 정도가 나왔어요. 거의 근사치라는 것을 확인한 것이죠. 바이오일의 경우 7,500kcal/N㎥이 나왔는데, 제철소에서 쓰이는 유효탄이 5,900kcal/N㎥ 정도이니까 보다 발열량이 높은데 고체연료보다 밀도가 높아 운송경제성도 뛰어납니다. 즉, 온실가스 발생원이자 수입에 의존하는 화석연료를 대체 가능하다는 것입니다. 또한, 바이오차는 토지개량재로 활용하여 식물성장을 촉진하므로 대기의 온실가스를 흡수하는데 도움을 줍니다. 이 순환이 당사가 목표로 하는 탄소중립 사이클입니다.”
이피에스리소스는 지난 2023년 ‘서울시 물산업 혁신기술 R&D 지원사업’의 ‘하수슬러지 건조물의 연속 열분해 탄소중립 및 바이오자원화 기술 실증’ 과제를 2024년 12월까지 서울시 서남물재생센터에서 운영 중인 시설 내에서 성공적으로 완료하고 올해 초 보고서 제출까지 마무리했다.
서남물재생센터에서 발생하는 소화(바이오가스 생산) 후 건조 하수슬러지(LHV 2,600kcal/kg)를 대상으로 진행 했으며, 이러한 실증을 통해 투입 물질 1톤당 소요전력은 841kWh며, 생산 자원은 △합성가스(LHV 9266kcal/m³, 109m³) △바이오 오일(열분해유 LHV 7581kcal/kg, 178kg) △바이오차(459kg, 고정탄소 24.8%) △폐열회수(약 59%)로 조사됐다. 이 과정에서 △탄소(C) 35% △질소(N) 16% △황(S) 30%를 바이오차에 고정시켜 소각보다 온실가스와 대기오염물질 배출을 감축한 것으로 분석됐다.
서남물재생센터에서 발생하는 소화(바이오가스 생산) 후 건조 하수슬러지(LHV 2,600kcal/kg)를 대상으로 진행 했으며, 이러한 실증을 통해 투입 물질 1톤당 소요전력은 841kWh며, 생산 자원은 △합성가스(LHV 9266kcal/m³, 109m³) △바이오 오일(열분해유 LHV 7581kcal/kg, 178kg) △바이오차(459kg, 고정탄소 24.8%) △폐열회수(약 59%)로 조사됐다. 이 과정에서 △탄소(C) 35% △질소(N) 16% △황(S) 30%를 바이오차에 고정시켜 소각보다 온실가스와 대기오염물질 배출을 감축한 것으로 분석됐다.
한국 온실가스 62배의 글로벌 시장 진출이 목표
실증 완료 결과를 기준으로 살펴보면 온실가스 감축은 투입 물질 1톤당 약 1.5tonCO₂이다.
국내 유기성폐기물(하수슬러지, 음식물찌꺼기, 축산분, 커피박 등) 발생량 약 6,600만톤의 50%에 적용하면 약 1,369만tonCO₂ 감축이 가능하고 세계바이오가스협회(WBA)가 발표한 2023년 발생량 최소 1050억ton에 100% 적용하면 온실가스 감축량은 약 389억tonCO₂다. 이는 2023년 세계 온실가스 발생량 530억tonCO₂의 74%며, 한국의 2023년 온실가스 발생량 6.2억tonCO₂의 62배에 달하는 수치이다.
한국도 2050 온실가스 감축목표(NDC)를 가지고 있으나 방안이 부족한 상황인데, 감축항목 중
하나인 ‘국제감축’ 부문으로 글로벌 유기성폐기물 시장에 진출 한다면 무역시장에서 선진국의 탄소감축 무기화에 대응 가능할 것으로 판단하고 있다.
“유기성 폐기물류 중에서도 가장 어려운 하수슬러지에 대한 상용화를 완료했기 때문에 충분히 확대 적용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 이러한 기술력을 바탕으로 글로벌 시장으로 나아가려 합니다. 세계바이오가스협회의 자료에 따르면 유기성 폐기물의 적정처리는 2%에 불과한데 비적정처리는 98%에 달합니다. 유럽과 일본, 미국 등 선진국의 정부나 민간은 이러한 시장의 잠재력을 일찍이 인식하고 시장 선점을 위한 연구와 투자에 박차를 가하고 있는 것으로 조사됐고요. 우리의 기술이 충분히 경쟁력을 가지고 도전해볼만한 상황이라고 판단하고 있습니다.”
이피에스리소스는 기술 실증을 통해 상용화에 필요한 데이터를 확보한 것을 가장 큰 경쟁력으로 보고 있다. 다만 아직 상용화 사례가 없는 기술이기 때문에 관련 규정이 없거나 모호한 부분이 많다는 점이 해결과제이다. 현재 법률적 규제해소, 생산자원 활용방안 고도화, 생산자원 ISCC 인증 취득, 바이오차의 재활용환경성평가 등 기반 작업을 진행 중이다.
“상용화 시범사업 단계에서는 KTL과의 협업 또는 지원이 필요할 것으로 기대하고 있습니다. 환경오염물질분석, 온실가스배출량분석, 탄소발자국산정시험 등 연관성이 있는 시험 및 인증 부분에 필요한 자문과 지원을 요청할 계획을 가지고 있어요. 환경오염물질을 탄소중립자원으로 전환･활용하는 것이 본 사업의 핵심이므로 그에 필요한 든든한 지원군이 되어주셨으면 합니다.”
이피에스리소스는 단기적으로 시범사업을 통한 상용화가 완료되면 글로벌 유기성폐기물 시장에 진출해 소각과 매립을 대체한 새로운 솔루션을 제안할 계획이다. 특히 상용화 후 생산자원 활용 확대 및 연속 열분해 공정의 소요에너지를 최대 40% 감축하는 등의 기술 고도화도 이어가는 것을 목표로 하고 있다.
“유기성 폐기물류 중에서도 가장 어려운 하수슬러지에 대한 상용화를 완료했기 때문에 충분히 확대 적용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 이러한 기술력을 바탕으로 글로벌 시장으로 나아가려 합니다. 세계바이오가스협회의 자료에 따르면 유기성 폐기물의 적정처리는 2%에 불과한데 비적정처리는 98%에 달합니다. 유럽과 일본, 미국 등 선진국의 정부나 민간은 이러한 시장의 잠재력을 일찍이 인식하고 시장 선점을 위한 연구와 투자에 박차를 가하고 있는 것으로 조사됐고요. 우리의 기술이 충분히 경쟁력을 가지고 도전해볼만한 상황이라고 판단하고 있습니다.”
이피에스리소스는 기술 실증을 통해 상용화에 필요한 데이터를 확보한 것을 가장 큰 경쟁력으로 보고 있다. 다만 아직 상용화 사례가 없는 기술이기 때문에 관련 규정이 없거나 모호한 부분이 많다는 점이 해결과제이다. 현재 법률적 규제해소, 생산자원 활용방안 고도화, 생산자원 ISCC 인증 취득, 바이오차의 재활용환경성평가 등 기반 작업을 진행 중이다.
“상용화 시범사업 단계에서는 KTL과의 협업 또는 지원이 필요할 것으로 기대하고 있습니다. 환경오염물질분석, 온실가스배출량분석, 탄소발자국산정시험 등 연관성이 있는 시험 및 인증 부분에 필요한 자문과 지원을 요청할 계획을 가지고 있어요. 환경오염물질을 탄소중립자원으로 전환･활용하는 것이 본 사업의 핵심이므로 그에 필요한 든든한 지원군이 되어주셨으면 합니다.”
이피에스리소스는 단기적으로 시범사업을 통한 상용화가 완료되면 글로벌 유기성폐기물 시장에 진출해 소각과 매립을 대체한 새로운 솔루션을 제안할 계획이다. 특히 상용화 후 생산자원 활용 확대 및 연속 열분해 공정의 소요에너지를 최대 40% 감축하는 등의 기술 고도화도 이어가는 것을 목표로 하고 있다.
2025
Vol.51
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