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바이오매스의 아임계수 수열 액화기술

전문가 제언: ○ 물은 임계온도 근처에서 몇 가지 매우 흥미로운 물성을 나타낸다. 특히 낮은 점도와 유기물에 대한 높은 용해도 때문에 아임계수(subcritical water)는 신속하고 균일하며 효과적인 우수한 반응매체가 된다. 지난 수십 년간 아임계수를 바이오매스의 전환을 위한 용매 겸 반응매체로 이용하는데 관심이 높았다. 이 글은 아임계수 조건(보통 280～370℃, 10～25MPa)에서 젖은 바이오매스를 바이오오일로 전환시키는, 즉 수열 액화기술(hydrothermal liquefaction)의 연구개발 현황을 고찰한 것이다.

○ 수열 액화공정 기술개발은 1970년대에 시작되었고 파일럿/실증 공장도 8개 있으나 대부분 단기 프로젝트에 그치거나 사업이 성공적이지 못하였다. 그러나 공정개발은 계속되고 있다. 미국에서는 국립연구소, 산업계 및 대학교의 17개 파트너로 구성된 NABC(National Advanced Biofuels Consortium)가 차세대 바이오연료 프로젝트의 하나로 이 공정을 개발하고 있다. 이들 프로젝트는 수열 액화법 이외에 목질셀룰로오스 당의 발효, 목질셀룰로오스 당의 촉매반응, 촉매 급속열분해, 수소열분해, 합성가스 유분화(합성가스-메탄올-가솔린; MTG 공정)이다.

○ 우리나라에서는 바이오매스의 바이오연료 전환 연구가 다양하게 추진되고 있다. 초임계수/아임계수를 이용하는 연구는 특정성분의 분해연구가 많다. 바이오매스 자체의 전환연구로 “초임계수 처리로 가수분해 된 목질계 바이오매스를 이용한 바이오에탄올 생산”, “목질바이오매스의 초임계수 처리에 의한 리그닌의 화학적 변환” 등이 보고되었다. 다만 기초연구가 많고 산업화를 지향한 연구는 없어 보인다. 초임계 상태에서의 난분해성 폐수처리는 산업적으로도 이미 도입되었다.

○ 아임계/초임계 상태에 물이 가진 독특한 물성을 이용할 수 있는 분야는 다양하게 연구되고 있으며 산업화 된 것도 있다. 폐수처리 관련분야에서도 많이 이용되고 있다. KIST 초임계 유체연구실에서는 초임계수를 이용하는 다수의 프로젝트가 연구되고 있다. 바이오매스에 초임계/임계기술을 적용하는 분야도 관심을 가질 분야이다.

저자: Saqib Sohail Toor, Lasse Rosendahl, Andreas Rudolf
자료유형: 학술정보