국내 연구진이 젖은 커피 찌꺼기를 90초 만에 무연탄 수준의 고급 고체연료로 바꾸는 기술을 세계 최초로 개발했다.
한국지질자원연구원(KIGAM)은 자체 연구팀이 '화염 플라즈마 열분해(FPP)' 기술을 이용해 이같은 성과를 거뒀다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '화학공학저널'에 게재됐다.
이 기술은 액화석유가스(LPG)와 압축공기로 약 800~900도의 플라스마 화염을 만들어 55%가량의 수분을 포함한 유기성 폐기물을 직접 처리하는 방식이다.
기존 기술과 달리 폐기물을 말리는 건조 과정이 필요 없다는 것이 가장 큰 장점이다. 처리 과정에서 폐기물 내부의 수분이 급격히 기화하며 압력이 높아져 입자가 터지는 '팝콘 효과'가 발생한다. 이 현상은 탄화 작용을 촉진하고 미세한 구멍이 많은 다공성 구조를 만든다.
연구팀이 개발한 기술로 커피 찌꺼기를 처리한 결과, 생성된 바이오차의 발열량은 29.0MJ/kg으로 기존(21.8MJ/kg)보다 약 33% 높았으며 무연탄과 비슷한 수준을 보였다.
고정탄소 함량은 15.6%에서 46.2%로 3배 가까이 늘었고, 연소 시 황산화물(SOx)을 배출하는 황 성분은 완전히 제거됐다. 스모크나 타르 같은 2차 오염물질 생성도 거의 없었다.
새 기술은 처리 속도 면에서도 기존 기술을 압도한다. 1~6시간이 걸리는 수열탄화기술(HTC)보다 40~240배, 30분 이상 소요되는 건식 열분해 기술보다 20배 이상 빠르다.
연구팀은 커피 찌꺼기 외에도 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 농업 부산물 등 수분 함량이 높은 다양한 유기성 폐기물에 이 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구를 이끈 박태준 박사는 "폐기물을 처리 대상이 아닌 귀중한 에너지 자원으로 보는 새로운 패러다임을 제시하는 기술"이라며 "산업적 규모의 상용화를 위해 공정을 최적화할 계획"이라고 밝혔다.