매립지 가스로 ‘지속가능 항공유’ 생산… 통합공정 실증 성공

화학연-인투코어테크놀로지, 값싸고 풍부한 매립지 가스 활용 가스 전처리 후 합성가스 제조, 액체연료 전환 촉매 반응 등 통합 매립지 가스를 이용해 항공유을 생산할 수 있는 통합 공정 기술이 개발됐다. 음식물쓰레기, 하수찌거기 등을 매립한 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서 나오는 가스를 고부가가치 항공 연료로 전환하는 데 쓰일 전망이다. 한국화학연구원은 이윤조 박사 연구팀이 인투코어테크놀로지와 함께 음식물쓰레기 등 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스를 원료로 사용해 항공유를 생산하는 통합 공정 실증에 성공했다고 25일 밝혔다. 항공산업 분야에서 탄소 배출을 줄이기 위해 기존 화석 항공유를 대체하는 지속가능 항공유(SAF) 의무 사용이 확대되고 있다. SAF는 유기성 폐자원이나 바이오매스 등을 활용해 생산되는 재활용 항공유를 뜻한다. 정유 업계에서는 폐식용유로 SAF를 만들고 있다. 하지만 폐식용유는 발생량 자체가 적고 바이오 경유 등 다른 용도로 쓰여 상대적으로 비싸고 확보가 어렵다. 연구팀은 매립지 가스를 전처리한 후 합성가스 제조, 합성가스-액체연료 전환 촉매 반응 공정을 모두 통합 개발했다. 음식물쓰레기, 가축 분뇨 등에서 나오는 풍부하고 값싼 매립지 가스로 항공유를 만들기 위해 실증한 국내 첫 사례다. 인투코어테크놀로지는 매립지 가스를 항공유 생산에 적합한 중간원료로 바꿔주고, 화학연은 제올라이트·코발트 기반 촉매를 이용해 고체 부산물 대신 액체연료를 생산하도록 개선했다. 이어 촉매층과 냉매층을 교대로 적층한 구조의 마이크로채널 반응기를 적용해 항공유 제조 반응 중 과도한 발열을 신속히 제거해 촉매 손상을 막고, 집적화·모듈화 설계를 통해 설비 부피를 최대 10분의 1로 줄였다. 연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지(약 30평)에 통합 공정 시설을 구축해 실증한 결과, 하루 100㎏ 규모의 지속가능 항공유 생산에 성공했다. 이 박사는 "음식물 쓰레기와 하수 찌꺼기에서 발생하는 가스를 고부가가치 항공 연료로 전환하는 통합공정 기술을 확보했다는 데 의미가 있다"며 "장기간 운전 조건을 최적화하고, 촉매와 반응기 성능을 추가로 고도화하는 후속 연구를 통해 향후 분산형 SAF 생산 체계 구축과 국내 SAF 산업 경쟁력 강화에 기여하도록 노력하겠다"고 말했다. 연구결과는 촉매 분야 국제 학술지 'ACS 카탈리시스' 지난해 11월 내부 표지논문과 연료환경 분야 국제 학술지 '연료'에 각각 실렸다. 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr