하수처리 부산물을 이용한 바이오연료 제조

청정기술와 관련하여 어떤 기업들은 미래 에너지 수요의 일부를 충족시키기 위해 태양발전, 풍력발전 그리고 해양발전(Marine Power) 등을 개발하는 보다 심도깊은 방안을 모색하고 있는 반면 다른 기업들은 주택 거주자들이 자신만의 재생가능 에너지(Renewable Energy)를 가정에 활용하는 방안을 검토하고 있다. 검토 범위에는 지역사회에서 매일 발생하는 유기 폐기물(Organic Waste)과 같이 쉽게 예상하기 어려운 부분도 포함되어 있다.

보다 청정하면서 재생가능한 에너지 미래를 향한 움직임은 한기지 기술을 통해 이루어지는 것은 아니다. 재생가능한 공급원료를 활용하여 현존하는 설비에 적용 가능한 일반 액체연료를 제조하기 위한 새로운 기술을 개발하는 것뿐만 아니라 에너지보존이나 전체 에너지 수요를 줄일 수 있는 효율을 개선하는 작업 등의 다양한 접근방법이 필요할 것이다.

Vitruvian Energy가 개발 중인 바이오연료(Biofuel) 프로젝트는 수송 및 전기 생산 분야에 있어 현재 사용되는 기반시설을 유지하면서 탄소발자국(Carbon Footprint)을 저감하거나 화석연료 의존도를 낮출 수 있는 실현가능한 방안 중 하나가 될 수 있다. Vitruvian Energy가 진행 중인 프로젝트는 하수처리 과정에서 발생하는 부산물인 바이오고형물(Biosolid)이나 유기 폐기물을 발효(Fermentation)한 후 화학공정(Chemical process)을 통해 EEB(Ethyl-3-ethoxybutyrate)로 변환하는 것이 목적이다. EEB는 기존에 사용하는 엔진에 특별한 조작을 하지 않고도 휘발유 및 디젤엔진에 최대 20%까지 혼합할 수 있으며, 일부의 경우 발전을 위한 연료자원으로도 활용 가능하다.

Vitruvian의 바이오연료 공정은 지역사회 하수 및 폐수를 처리하여 얻어지는 폐기물, 옥수수대, 볏집과 같은 농업 부산물, 목장 및 낙농업의 동물 배설물 등의 바이오고형물에서 출발한다. 이들은 폐기물들을 처리하기 위해서는 장거리 운송이 필요하며 이는 비용을 수반하게 된다. 따라서 바이오연료 공정을 활용하게되면 폐기물과 에너지라는 두 가지 이슈를 모두 해결하는데 도움을 줄 수 있다.

초기 EEB 공정은 캘리포니아 에너지집행위원회(California Energy Commission)와 미 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받았다. 그리고 미 오크릿지국립연구소(Oak Ridge Laboratory)에서 차량 테스트를 수행하였다. 그렇지만 Vitruvian은 이들의 연구 규모를 확대하기 위해 EEB 공정 관련 시험용 생산 설비를 구축하기를 바라고 있다. 이러한 이유에서 크라우드펀딩(crowdfunding) 프로젝트인 인디고고(Indiegogo)에 눈을 돌리고 있다.

폐기물을 에너지로 변환하는 바이오연료에 대한 매력 중 하나는 보다 지역화된 에너지 생산이 가능하다는 점이다. 또한 지역사회에서 발생하는 폐기물을 청정 대체연료를 위한 공급원료로서 활용하는 것은 점차 분산화 및 지역화되는 것으로 보이는 미래 에너지 퍼즐을 맞출 수 있는 한 조각이 될 수 있다.

이러한 접근방법으로 바이오연료를 제조하는 것에 있어 한 가지 단점은 에탄올에 대한 의존도이다. 에탄올은 지속가능성 및 경제성과 관련한 이슈가 있다. 그러나 EEB 공정 개발자 중 하나인 Zack McMurry는 "우리 기술은 바이오연료에 들어가는 1 kg의 에탄올을 위해 2kg의 EEB를 만든다. 이는 공정에서 사용되는 에탄올의 대부분은 소비되지 않고 다음 EEB 배치(Batch)에서 재활용되기 때문"이라고 설명하였다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr