폐비닐 열분해 새 공정 개발
폐비닐 열분해 새 공정 개발
  • 한국에너지
  • 승인 2021.05.25 14:16
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오일 회수 60% 이상, 연속공정 가능해
에기연 이경환 박사 연구진, 22년 이후 상용화 될 듯

[한국에너지] 에너지기술연구원이 기술 수준을 높인 폐비닐 열분해 기술을 개발했다.

에너지순환자원연구실 이경환 박사 연구진은 에너지를 적게 사용하면서도 열분해로 60% 이상 오일 생산이 가능하고 연속생산이 이룰 수 있는 공법을 개발했다고 215일 발표했다,

이 기술은 기존 회분식 반응기는 하나의 반응기에 5~10톤의 원료를 투입해 반응온도를 높여 장시간 가열해 오일을 생산하는 방식으로 원료의 지속적인 투입이 불가능하고 반응 후 남는 잔재물의 배출에 불편이 따르며 생산 이후 장시간 냉각하는 시스템으로 11회 정도만 운전이 가능하기 때문에 에너지 손실이 크고 오일의 수율이 30~40% 수준이어서 폐비닐을 이용한 오일 생산이 제대로 이루어지지 못했었던 문제점을 갖고 있었다.

이에 비해 이경환 박사 연구진이 개발한 기술은 지속적으로 원료의 투입이 가능한 전 처리된 작은 비닐조각 형태의 폐비닐을 반응기의 원료로 이용하였으며 이때 발생할 수 있는 화재의 위험을 막기 위해 산소가 주입되지 않는 밀폐구조인 동시에 자동으로 차단할 수 있는 밸브를 구성하여 원료를 반응기까지 전달하는 스크류를 반응기에 가까울수록 밀도를 높게 구성하여 산소주입 가능성을 낮추었다. 이에 더해 질소 퍼징에 의해 일정한 산소 농도를 유지할 수 있는 시스템을 갖추었다.

그리고 연구진은 일정한 온도에서 최대의 오일 수율과 질을 확보할 수 있도록 반응기 내부의 온도 분포를 달리하고 반응기에 투입되는 원료가 완전히 활용될 수 있도록 투입되는 양을 조절하는 등의 공정을 최적화 하였다.

이런 최적화 공정 기술로 동일 설치 공간에 기존 회분식 반응기에 비해 원료 처리량이 3배 이상 확대 가능하다.

열분해 반응기에서 생산된 증기 상 생성물의 고급화를 위해 염소 제거 공정을 거치고 원하는 생성물인 가솔린, 등유, 중질유의 최종제품을 얻기 위한 증류 공정도 포함하고 있다.

그리고 왁스 등을 포함한 미반응 잔사물을 없애 흙과 같은 무기물과 고형 탄소 성분만 나올 수 있게 2차 공정을 적용하였으며 화재 위험이 있는 고온의 잔사물을 안전하게 밀폐시켜 배출하는 장치를 포함하고 있다.

연구진이 개발한 기술은 폐비닐 원료 투입과 생성 오일 포집, 그리고 반응 후 잔사물 배출이 안전하게 이루어져 연속운저니 가능해 처리 규모 확대가 용이하다.

생성된 오일 제품은 납, 카드뮴, 수은, 크롬 등 4대 중금속을 환경 규제치 이하로 포함하고 있어 시중 판매가 가능하다.

이 기술은 현재 12톤 규모로 파일럿 플랜트 연구를 진행하고 내년에는 110톤 규모로 상용화에 진입할 계획이다.

폐비닐 오일화 기술은 각국이 폐비닐 처리 방안의 하나로 관심을 갖고 있는 기술이지만 아직까지 수준 높은 기술이 개발되지 못한 분야다. 따라서 각 나라마다 폐비닐에서 오일을 회수하는 산업이 자리 잡지 못하고 있는 실정이다. 이번에 에기연이 개발한 기술 수준이면 에기연은 산업기술로서 상당한 수준이어서 국내는 물론 해외 수출도 가능하다는 분석이다.

국내는 많이 알려진 대로 의성을 비롯한 폐비닐 쓰레기장이 감당 못할 정도로 쌓여 있지만 처리 방안이 없는 실정이다. 환경부 자료에 따르면 연간 200만 톤 이상의 폐비닐이 발생하고 있다. 현안 해결이 시급한 문제다.

에기연은 실증 연구가 마무리 되는 22년 이후 민간에 기술이전이 가능할 것으로 보고 있다.

 

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