쓰레기 활용해 연료 얻고 온실가스 줄여

쓰레기 활용해 연료 얻고 온실가스 줄여

한인과학자, 일석이조 에너지기술 개발

음식물 쓰레기를 매립장으로 운반해 땅에 묻는 대신 이를 사용해 각종 자동차에 쓸 수 있는 연료를 개발한다면 환경에도 도움이 되는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

가지치기로 나온 나뭇가지나 종이, 나무와 음식물 같은 유기물 쓰레기가 매립장에 묻혀 내뿜는 메탄가스 양은 미국에서만도 해마다 수백만톤에 달하는 것으로 알려진다. 미국 에너지부 산하 국립 아르곤연구소 에너지 시스템 부문 이의성(Uisung Lee) 연구원은 이런 유기물 쓰레기(organic waste)들을 이용해 재생가능한 천연가스 및 가솔린과 디젤 같은 액체 연료를 생산할 수 있다는 연구를 발표했다.

이 연구원은 현대자동차 연구소에 근무한 경력이 있는 한인 과학자로 현재 아르곤연구소 박사후 과정 연구원으로 있다.

 

 미국 아르곤 국립연구소는 최근 음식 폐기물로부터 연료를 생성하고 이를 통해 온실가스 배출을 줄일 수 있다는 연구를 발표했다. Credit: Shutterstock/Argonne National Laboratory

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매립장 메탄가스, 이산화탄소보다 지구온난화 영향 30배

학술지 ‘클리너 프로덕션 저널’(the Journal of Cleaner Production) 최근호에 실린 이 연구 논문은 메탄과 다른 유해 대기오염물질 배출을 피하면서 다양한 폐기물-에너지 전환 경로의 환경적 이점을 평가하는데 도움을 준다는 평이다.

이 박사는 “우리 연구에 따르면 매립될 유기 쓰레기로 연료를 만들면 일반적으로 폐기물을 단순히 분해 혹은 부패시키는 것보다 온실가스가 적게 나온다”고 말했다.

그 이유는 쓰레기 매립장에서 나오는 가스가 고농도의 메탄을 함유하고 있어 이산화탄소에 비해 지구온난화에 미치는 영향이 30배 이상 높기 때문이다. 대형 매립지 운영자들은 쓰레기 매립장에서 나오는 매립 가스를 모두 태워야 하지만, 배출되는 가스를 모두 포집하는 것은 불가능해 많은 양이 대기로 빠져나가고 있는 실정이다.

영국의 한 음식물 쓰레기 소각장. 음식물 쓰레기 소각장은 늘어나는 쓰레기 매립장을 대체하기 위한 수단의 하나다. Credit : Wikimedia Commons / Snowmanradio

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도시 쓰레기로 천연가스, 가솔린, 디젤 등 생산

도시 쓰레기로부터 연료를 생산하는 방법은 혐기성 소화나 발효 같은 생화학 및 열수 액화, 열분해, 가스화와 같은 열화학을 포함한다. 그 결과 나오는 에너지 제품으로는 재생가능한 천연가스, 바이오-숯(bio-char), 바이오 오일 및 가솔린이나 디젤, 제트 연료 같은 탄화수소 연료 등이다.

유기성 폐기물은 공급이 풍부하다는 장점도 있다.

이 박사는 “폐기물을 사용해 에너지를 생산함으로써 매립장에서 온실가스가 방출되는 것을 막고, 추가 매립장을 건설한 필요성도 줄일 수 있다”며, 미국 에너지부에 따르면 2014년도에 3700만톤의 음식물 쓰레기를 매립했다고 덧붙였다.

미국 환경청은 2015년도에 쓰레기 매립장에서 공기 중으로 배출된 이산화탄소가 1억1600만톤에 달한다고 발표했다. 이 박사는 이를 승용차 배기가스 배출로 환산했을 때 1갤런당 26마일을 주행하는 2900만대의 승용차가 연간 1만2000마일을 주행한 것과 같은 지구온난화 효과를 나타낸다고 밝혔다.

연구를 수행한 이의성 박사. Credit : Alumni US, Korea Univ.

"화석 연료 대체하고 온실가스 배출 줄여"

이 박사의 연구에 따르면 쓰레기를 분리 수거하는 현재의 인프라를 사용해 쓰레기 공급원료를 확보할 수 있기 때문에 폐기물에서 뽑아내는 에너지 비용을 더욱 낮출 수 있다는 것이다. 게다가 최근의 에너지부 보고에 따르면 쓰레기 공급원료는 쓰레기를 매립하기 위해 쓰레기 매립장에 주는 수수료를 감안하면 매우 낮거나 오히려 돈을 받고 확보할 수 있다.

이 연구는 폐기물을 에너지로 전환하는 것이 매립 가스를 모아 태우는 전형적인 매립지에 비해 환경적 이점이 있음을 보여주었다. 또한 연구원들이 이 방법을 좀더 작은 매립장에 적용했을 때 환경적 이점이 더욱 두드러지는 것으로 나타났다. 이 매립장들은 적은 양의 메탄을 포집하면서도 많은 양을 방출한다고 이 박사는 말했다. 그러나 작은 매립지의 폐기물을 에너지로 전환하는 작업은 추가적으로 경제적, 물류적 그리고 운영 상의 어려움이 따를 수 있다는 것.

이 박사는 “이러한 분야는 운송 연료를 생산하면서 가장 큰 환경적 이점을 실현할 수 있는 영역”이라고 강조하고, 휘발유나 경유 같은 화석 연료를 대체하는 운송 연료는 에너지 독립성을 향상시키고 화석 연료 사용과 온실가스 배출을 줄일 수 있다고 덧붙였다.

글_ 사이언스타임즈 김병희 객원기자 kna@live.co.kr

출처_ 사이언스올 사이언스타임즈