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폐기물에서 바이오-수소의 생산

전문가 제언: ○ 수소는 에너지 분야뿐만 아니라 산업분야에서 화학제품 원료, 식품공업, 전자부품생산, 제철, 탈황, 정유공장 등에 광범위하게 이용된다. 화석연료 연소에 따른 CO2 배출 증가는 환경에 심각한 영향을 미치고 있으며, 각국은 화석에너지를 대체할 청정에너지원 개발에 박차를 가하고 있다. 수소는 청정에너지로서 화석에너지를 대체할 대안으로 부각되고 있다. 그러나 수소 가스는 자연계에서 직접 얻을 수 없다. 전통적인 수소 생산 공정인 탄화수소의 증기개질 또는 부분산화 공정은 고온반응에서 운전되므로 많은 에너지가 소모되어 수소 생산 비용이 매우 높아진다. 더욱이 전통적인 수소 생산 공정은 다량의 CO2를 배출한다는 문제점을 안고 있다. 물의 전기분해에 의한 수소생산은 전력비용이 80%를 차지하므로 전력비용이 저렴한 곳에서만 가능하다.

○ 생물학적 수소 생산 기술은 오래전부터 연구되고 있으며, 1990년 이후에 미국 DOE, 일본 NEDO, IEA, 영국, 독일, 스웨덴, 이탈리아 등에서 본격적으로 연구가 추진되고 있다. 폐기물은 생물학적으로 분해가 가능한 탄수화물과 전분을 함유하고 있다. 이들 유기물의 혐기성 발효, 광-발효 과정과 적절한 처리공정 등은 저온에서 큰 에너지 소모 없이 수소를 생산할 수 있다. 바이오-수소 생산은 각종 폐기물(농업폐기물, 산업폐기물, 하수 슬러지 등)의 재생자원 활용을 통해 폐기물 처리량을 줄이고 동시에 공해 없는 청정에너지인 수소를 생산할 수 있는 장점을 지니고 있다.

○ 폐기물로부터 바이오-수소 생산 시의 중요한 문제점은 반응속도가 느리고 수율이 낮다는 것이다. 반응속도가 느리므로 바이오-수소 생산에는 거대한 반응장치가 필요하게 되며, 시설 투자비가 많아진다는 문제점이 있다. 따라서 느린 반응속도와 낮은 수율을 극복하기 위해서 보다 효율적인 미생물(microorganisms)의 개발 및 혼합배양, 효율적인 공정 개발, 미생물 반응 조건의 최적화, 투광 효율의 향상, 효율적인 광-박테리아 개발 등의 장기적인 연구 개발이 이뤄져야 할 것으로 본다.

저자: I.K. Kapdan, F. Kargi
자료유형: 학술정보