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종이 생산 폐기물, 항공 바이오 기름으로 탈바꿈…온실가스 감축 기대
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종이 생산 폐기물, 항공 바이오 기름으로 탈바꿈…온실가스 감축 기대
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  • 승인 2020.06.24 02:06
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리그닌 폐기물 재활용을 통한 항공유 생산 기술 모식도(한국과학기술연구원 제공) 2020.06.23 / 뉴스1


(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 폐목재나 펄프 폐기물을 가공해만든 기름은 높은 점도 때문에 석유 대체 연료로 바꾸기 어려웠다. 한국과학기술연구원(KIST) 소속 연구진이 폐목재 가공 기름으로부터 항공유로 쓸 수 있을 정도의 고급 연료를 생산할 수 있는 기초 기술을 개발했다. 이를 통해 2027년 시행 예정된 항공유 온실가스 감축 규제에 대응할 기술을 확보할 가능성이 열렸다.

한국과학기술연구원은 청정에너지연구센터의 하정명 박사팀이 폐목재로부터 항공유급 연료를 생산하는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

목재, 풀과 같은 식물체에 다량 포함된 리그닌은 펄프 생산 제지 공정 등 식물을 이용한 재료 가공 과정에서 폐기물로 배출된다. 이 리그닌을 열분해하면 기름을 만들 수 있지만, 이 기름은 끈적한 점성 때문에 파이프 막힘을 유발하는 등 산업적으로 활용하기 어려웠다.

대량 생산 공정에서 활용하기 위해서는 리그닌 기름의 점도를 낮춰야 한다. 연구진은 점도를 낮추기 위해 촉매와 수소를 이용해 분해하는 '수첨분해' 기술을 활용했다. 수첨 분해를 이용하면 리그닌 기름의 큰 분자들이 작은 분자로 분해되고 점도가 낮아진다.

연구진은 수첨분해로 만들어낸 '잘 흐르는' 기름과 끈적끈적한 리그닌 기름을 3:7 비율로 섞었다. 혼합기름에는 잘흐르는 성분이 30%만 섞였지만, 점도는 7분의 1 수준으로 80%이상 떨어졌다. 혼합 기름은 수소를 첨가해 분해하고 산소를 더해 활용성을 높이는 연속공정(수첨탈산소 연속공정)에 이용할 수 있게 됐다.

 

 

 

 

 

리그닌 가공 기름 특성변화 그래프 파란색은 점도 주황색은 발열량을 의미 (한국과학기술연구원 제공) 2020.06.23 / 뉴스1

 

 


실험실에서 혼합기름을 연속공정으로 가공한 결과물의 항공유와 유사한 특성을 보였다는 게 연구진의 설명이다. 이 기술을 구현하는 규모가 커지고 공정 최적화 연구가 진행되면 대체 항공유 대량 생산이 가능해질 전망이다. 또한 리그닌 유래 기름의 점도를 낮춰 쉽게 흐르게 만들어 화학공정 활용도를 높였다는 의미도 있다.

하 박사는 "기존의 화학 반응 방법으로는 제지 공정에서 발생하는 리그닌 폐기물을 고부가가치 연료로 활용하기 어려웠는데 리그닌으로부터 항공유를 대량 생산할 수 있게 됐다"며 "2027년부터 시행될 항공유 온실가스 감축 규제에 우리나라의 적극적인 대응이 가능할 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요 사업과 기후변화 대응기술개발사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 에너지 컨버전 앤 매니지먼트 (Energy Conversion and Management)에 게재됐다.

 

 


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