대구시, "세계최초로 플라즈마를 활용한 매립가스 수소전환" 도전 > 대구

▸ 중소기업벤처부 주관 정부 R&D에 매립가스를 수소로 전환하는 실증연구 참여

▸ 지난 6월 매립가스를 각종 산업분야에서 광범위하게 쓰이는 메탄올로 전환하는 실증연구 성공

▸ 매립가스 CDM사업과 더불어 탄소중립의 미래로 가는 장거리 레이스 선도

대구시는 매립가스(LFG)를 고부가가치 원료인 메탄올로 전환하는 실증연구를 지난 6월 성공적으로 완료하고 곧이어 세계최초로 플라즈마를 활용한 LFG 수소전환 실증연구에 참여한다고 5일 밝혔다.

 ※ 매립가스(Landfill Gas) : 쓰레기 매립장에 매립된 쓰레기 내 유기물이 분해되어 발생하는 가스로 메탄(CH4)와 이산화탄소(CO2) 등으로 구성

 ※ 플라즈마(Plasma) : 고체, 액체. 기체 외의 제4의 물질상태로 기체에 높은 전기에너지를 가해 원자핵과 전자가 떨어져있는 상태, 온도(10,000℃ 이상) 및 반응성, 전기전도도가 높아 가스물질 분해, 재료의 용접·합성·절단 등 많은 분야에 활용 

이는, 중소기업벤처부에서 주관하는 ‘그린벤처프로그램사업화&중소기업기술혁신개발사업’의 일환으로 대구시와 방천리 위생매립장 LFG 메탄올 전환 실증연구를 추진해오던 인투코어테크놀로지(주)가 참여기관으로 선정됨에 따라 ‘LFG 기반 고순도 수소정제 시스템’ 개발 실증연구에 대구시가 LFG 제공, 플랜트 설치 및 각종 행정지원 등 실증연구를 서포트 하는 형태로 참여하게 된다.

수소는 온실가스와 미세먼지를 배출하는 탄소와 달리 CO₂ 배출이 전혀 없고 부산물이 깨끗한 물뿐인 친환경에너지로 정부는 2040년까지 43조원의 부가가치와, 42만개의 새로운 일자리를 창출하는 혁신성장의 원동력이 될 수 있도록 ‘수소경제 활성화 로드맵(`19.1.17.)’을 수립해 추진하고 있다.

현재 수소를 생산하는 방법에는 부생부소, 천연가스 개질, 수전해 등이 있고 국내에서 가장 많이 사용하는 방법은 산업공정에서 발생하는 혼합가스에서 수소를 분리하는 부생수소로 연간 190만톤 정도가 생산되고 있으며 대부분 수요처에서 생산되어 활용되기 때문에 외부로 공급되는 양은 많지 않다. 

이마저도 부생수소의 특성상 철강, 석유화학산업공정에서 자연적으로 발생하는 수소혼합가스에서 수소를 추출하기 때문에 임의로 수소생산량을 조절할 수 없다는 단점이 있다.

시는 ‘LFG 기반 고순도 수소정제 시스템’ 개발 실증연구가 성공하면 수소생산분야의 다양화로 ‘수소경제 활성화 로드맵’의 2040년 연간 수소 공급량(526만톤) 달성에 기여하고 도심지 인근에 있는 매립지에서 수소를 생산할 경우 재생에너지를 활용한 수소차충전소 보급 등 보다 다양한 방법으로 수소를 활용할 수 있을 것이라 기대하고 있다.

 ※ 인투코어테크놀로지(주) : `14년 KAIST를 기반으로 창업한 플라즈마 전문 벤처기업으로 단위 모듈당 4Nm3/h의 가스를 처리할 수 있고 에너지 전환효율이 70%에 달하는 세계최고 수준의 대용량 플라즈마 기술로 삼성전자 및 하이닉스 출자 반도체 성장펀드 1호 기업에 선정, 삼성전자 등 국내·외 반도체 제조사에 납품

 ※ 메탄올 : 50만원/ton(`21. 6월 한국물가협회)

또한 쓰레기 매립으로 발생하는 매립가스를 포집‧정제해 한국지역난방공사 대구지사에 보일러용 중질연료로 공급하는 매립가스 자원화사업을 지난 2006년부터 추진해 매립장 악취피해를 최소화하고 연간 5천만㎥의 매립가스를 연료화해 15만 배럴의 원유를 대체하고 있으며, 지난 2007년 지자체 최초로 매립가스 자원화사업을 UN의 CDM사업으로 등록해 현재까지 280만톤의 탄소배출권 확보하고 그 중 190만톤을 판매, 407억원의 수입을 올린바 있다.

이처럼 성공적으로 운영되고 있는 매립가스 자원화사업을 폐자원 에너지화 및 탄소배출권 확보에서 그치지 않고 인투코어테크놀로지(주), 한국화학연구원(이윤조 박사팀), 대구시 매립가스 자원화사업 기관인 대성환경에너지(주)와 ‘매립지 가스를 메탄올 등의 고부가가치 액체화합물로 변환하는 매립지가스의 액체화합물 전환기술의 실증화 개발’에 2018년 9월부터 참여, 지난 6월 완료했으며 시간당 16㎥의 매립가스를 플라즈마 리포밍 기술로 분해·재합성해 일일 메탄올 50kg을 생산할 수 있는 플랜트를 300시간 연속운전 하는 데 성공했다.

이는, 지금까지 매립가스를 단순히 소각처리하거나 발전 내지 보일러 연료로 활용하는 차원을 벗어나 차량용 연료, 폐수처리, 각종 화학물질의 원료로 보관 및 이송이 용이한 고부가가치 액체화합물인 메탄올로 전환하는 데 성공한 것으로 매립가스 자원화사업의 새로운 방향을 제시했다고 볼 수 있다.

한편 대구시는 대표적인 지구온난화 물질인 이산화탄소보다 지구온난화 기여도가 24배 더 높은 매립가스의 활용처를 다양화하고 고부가가치 물질로 전환함으로써 시 수입증대와 더불어 전 세계적 이슈인 지구온난화 방지에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

홍성주 대구시 녹색환경국장은 “비록 소규모 플랜트를 통한 실증연구 단계지만 대표적인 지구온난화 물질인 매립가스를 친환경 에너지인 수소로 전환하는 데 성공한다면 매립가스 고부가가치화와 더불어 국제적 탄소배출저감 캠페인인 ‘Race to Zero’와 ‘2050 탄소중립’에 대구시가 선도적인 역할을 할 수 있을 것이다”고 기대감을 비췄다.