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바이오매스의 열화학 변환

전문가 제언: ○ 바이오매스는 도처에서 광범위하게 획득이 용이하고, 장기적 관점에서는 탄소 중립적 에너지원이며, 열화학 변환 공정을 통해 대체 연료로 생산될 수 있다. 이 때문에 바이오매스는 에너지 공급 안보, 지구 온난화, 화석 연료 고갈 등의 문제를 해결할 수 있는 중요한 재생에너지원으로 인식되고 있으며, 다양한 처리 공정을 통해 저급 공급원료에서부터 고품질 연료원으로 변환될 수 있는 매우 매력적인 자원이다.

○ 바이오매스의 에너지화 기술은 1) 생물학적 접근법; 2) 열화학 접근법등으로 분류된다. 생물학적 기술에서는 바이오매스를 무산소 상태에서 미생물(예: 혐기성 세균, 효모)을 통해 바이오 연료(예: 메탄, 에탄올)로 변환한다. 이 기술은 상온 상압에서 가동되지만, 반응 시간(수일이상)이 길고, 이차 폐기물 발생량이 높다는 약점을 갖고 있다. 열화학 변환 방법에는 직접 연소, 가스화, 열분해, 액화, 탄화, 에스테르화 등이 있다. 바이오매스는 그린 변환 기술(예: 가스화, 열분해, 또는 탄화 공정)을 통해 열에너지, 고형/액체상/기체상 연료 등과 같이 고급 에너지원으로 변환된다.

○ 가스화 시스템에서는 800~1300℃ 온도 범위에서 화학 반응을 통해 고형 연료를 기체 연료로 변환하며 에너지 활용도를 제고시킨다. 열분해 시스템에서는 무산소 상태로 400~1,000℃ 온도 범위에서 고형 연료를 고형 제품(예: 차콜), 액체상 제품(예: 바이오 오일), 기체상 제품(예: 연료 가스) 등으로 직접 변환한다. 탄화 시스템에서는 무산소 상태로 450~500℃ 온도 범위에서 유기물을 차콜(charcoal)로 변환한다.

○ 국내에서 2011년에는 나무 펠릿의 가스화 장치, 2010년에는 다양한 반응로에서 식물계 바이오매스의 열분해 기술이 연구되었다. 2008년에는 바이오매스에서 수소를 생산하는 가스화 시스템, 돈분에서 바이오 오일을 생산하는 습식 열화학 변환 시스템, 볏짚/대나무에서 바이오 오일을 생산하는 열분해 시스템 등이 연구되었다. 향후 연구 방향에는 혁신적인 바이오매스 탄화 그린 기술의 연구, 다양한 바이오매스 열화학 변환 그린 기술의 다각적인 비교 평가 등이 포함되어야 한다.

저자: NL Panwar et al.
자료유형: 학술정보