초미세먼지·온실가스를 유발하는 가축분뇨를 하루 만에 탄소 잡는 바이오 자원화하는 기술이 개발됐다. 하루 10톤 규모 가축분뇨를 전환할 수 있다.
한국에너지기술연구원은 유지호 대기청정연구실 박사팀이 축산 농가 현장에서 가축분뇨를 '바이오차'로 즉시 전환하는 공정을 개발했다고 25일 밝혔다.
바이오차는 곡물 줄기, 동물 배설물, 음식물 찌꺼기 등을 350도 이상 산소 희박 조건에서 열분해해 만든 물질이다. 바이오차로 만들면 바이오매스 내 탄소 80%를 가둘 수 있어 '탄소 감옥'으로 불린다.
이를 위해 연구진이 개발한 'MTB(Manure To Biochar·축산분뇨를 바이오차로 제조하는 탈수-전처리-건조-열분해 통합공정)' 핵심은 가축분뇨 수분을 20% 이하로 줄이기 위한 탈수 및 건조 기술이다.
연구진은 에너지연, 한국기계연구원, 두리테크, 유기산업의 기술을 모아 통합 시스템을 설계·제작했다. 원통을 회전시키면서 열풍 등으로 원료를 가열하는 기존 '로터리 킬른 방식' 대비 전체 에너지 소비량을 10분의 1 이하로 줄일 수 있다.
공정은 기계연의 스크류 유형 고액 분리기부터 시작된다. 분리기로 분뇨 수분을 60% 이하로 낮추는데, 이때 소모 에너지는 로터리 킬른 방식 공정 대비 1% 수준이다. 탈수를 거쳐 덩어리 모양으로 분리한 분뇨는 두리테크의 3단 블레이드 분쇄 장치로 1㎝ 이하 크기로 쪼갠다.
이후 에너지연의 역흐름 다중 유연 방해판 반응기(F-COMB) 건조 장치를 이용한다. 장치 상부에서 분뇨가 떨어지고 하부에 열풍이 투입되는 형태로, 축분이 지그재그로 떨어지게 해 열을 최대한 받을 수 있도록 했다. 단 1분으로도 수분을 20%까지 줄일 수 있다. 건조 분뇨는 유기산업의 TLUD(하향 연소 상향 가스화) 열분해 반응기를 거쳐 바이오차로 전환된다.
이 공정은 일일 10톤 가축분뇨를 처리할 수 있는 규모로 실증됐다. 100시간 공정 운전을 마쳐 상용화 가능성을 입증했다.
특히 F-COMB 건조 장치는국내는 해외 수요까지 확보하고자 일일 100톤 이상 처리 규모로 확대할 계획이다.
유지호 박사는 “개발 공정은 가축분뇨를 현장에서 바이오차로 즉시 전환할 수 있는 저비용, 고효율 공정으로 축산분야 환경문제, 온실가스 배출을 방지할 수 있는 핵심 기술”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
