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바이오매스 타르의 촉매 수증기개질: 전망 및 도전과제

전문가 제언: ○ 바이오매스는 식물이나 동물에서 얻은 유기물질로 정의되는데 석탄, 석유와 천연가스에 뒤이어 세계적으로 네 번째로 규모가 큰 에너지원이며 세계 에너지 수요의 약 14%를 담당하고 있다. 이들 에너지 중에서는 바이오매스만이 지속가능한 재생에너지이다.

○ 바이오매스를 기체연료로 전환하는 방법은 주로 생물화학적 전환과 열화학적 전환이 사용되고 있다. 생물화학적 전환은 바이오매스를 효소를 사용하여 혐기성소화를 통해 바이오연료를 얻는 방법이다. 이때 생성되는 가스는 주로 이산화탄소와 메탄의 혼합물이다. 그러나 당이나 전분 함량이 높은 바이오매스만을 원료로 사용할 수 있고 반응이 매우 느리다는 단점이 있다.

○ 바이오매스의 열화학적 처리는 이런 한계를 벗어나 거의 모든 바이오매스를 빠른 반응속도로 처리할 수 있다. 그러나 열화학적 처리과정에서는 타르가 형성된다. 타르는 일반적으로 열분해 단계에서 리그노셀룰로오스의 분해로 발생하는데, 타르는 공정 운전과정에서 여러 가지 장애를 일으키며 그 중에서 촉매 상에 축적되어 촉매의 활성상실을 가져오는 것이 가장 큰 문제이다. 이 자료는 바이오매스의 열화학적 처리에서 높은 처리온도의 유지, 잉여 산소와 수증기를 투입하면 타르 생성을 어느 정도 막을 수 있다는 연구결과를 발표하고 있다.

○ 또한 타르의 수증기개질 또는 가스화를 통해 추가적으로 합성가스를 얻는 방법도 검토하고 있다. 비교적 낮은 온도에서 타르 개질이 가능하기 위해서는 촉매로서 경제성을 유지하여야 한다. 이 자료에서는 그러한 촉매 개발현황을 중요하게 다루고 있다. 특히 바이오매스가 함유한 회분 중의 알칼리 금속성분이 촉매 역할을 한다는 이론은 흥미롭다.

○ 우리나라도 바이오매스 열화학적 처리 연구를 하고 있는데 한국에너지기술연구원이 목질계 바이오매스 가스화반응기의 개발 및 합성가스 이용방안 연구를 진행하고 있다. 그리고 폐기물 에너지화 선도기업인 대성에스코가 여주에 목재 팰릿 생산시설을 완비하고 타르 제거기술도 개발하고 있다.

저자: Guan, G., Kaewpanha, M., Hao, X., Abudula, A.
자료유형: 니즈학술정보