한국에너지기술연구원 대기청정연구실 최영찬 박사팀이 캐슈넛 껍질로 친환경 바이오 연료를 만드는 새로운 기술을 개발해 생산 수율을 40%까지 끌어올렸다. 또한 공정 시간도 3분의 1로 단축됐다. 이 바이오 연료는 화석연료보다 온실가스 배출량이 적은 친환경 연료로 산업용 보일러나 발전소, 선박 연료로 활용이 가능하다.
14일 에너지기술연구원에 따르면, 연구진은 1일 1t 규모의 열분해 설비 운전을 통해 바이오중유 생산 성능을 검증했다. 그 결과, 기존 압착 공정 대비 2배 이상 향상된 40%의 바이오중유 생산 수율을 기록했다. 또 생산된 바이오중유의 황 함량은 90ppm으로, 국제해사기구(IMO)의 황산화물 배출 규제 기준을 충족해 선박 연료로의 활용 가능성도 입증했다.
최영찬 박사는 “친환경 바이오연료 생산 공정은 바이오중유와 바이오차의 대량 생산이 가능하고, 제조 공정이 간단해 동남아 현지에 상용화될 가능성이 높다”며, “2025년부터 실증 규모 설비 연구를 진행하고 본격 사업화 단계에 들어갈 계획”이라고 말했다.
연구진은 해외에서 손쉽게 수급할 수 있는 재료 중 고열량 오일 성분을 약 40% 포함하고 있는 캐슈넛 껍질에 주목했다.
캐슈넛 껍질로 바이오 연료를 생산하는 공정은 베트남 등 동남아시아에 상용화돼 있지만 원재료 대비 생산 수율이 20%에 불과하다. 특히 바이오중유로 전환하기 위해서는 황산, 알코올류 등 촉매를 활용한 화학 공정이 추가돼 환경 오염을 유발한다는 단점도 존재한다.
연구진은 기존 기계적 압착 공정의 단점을 해결한 중온 열분해 방식의 바이오중유 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 기존 공정에 비해 바이오중유 생산 시간을 3분의 1로 줄이고 생산 수율을 2배 이상 향상시켰다.
즉 기존 비연속식 분리열처리에스테르화 공정으로 3시간이 걸린다면 새 기술은 연속식 공정으로 1시간밖에 걸리지 않는다. 또한 원재료 대비 20%에 불과했던 생산수율이 40%까지 향상됐다.
기존 기계적 압착 공정은 원료를 압착하고 고체와 액체로 분리한 후 열처리와 화학 반응까지 진행되기 때문에 큰 비용과 시간이 필요하다. 반면 개발된 기술은 복잡한 공정 없이 원료 투입 이후 열분해 공정 하나만 진행해도 바이오중유를 생산할 수 있다.
특히 사람의 손으로 일일이 진행하는 기존 공정과 달리 바이오중유 생산까지의 전 공정을 자동화할 수 있어 시스템 운전에 들이는 비용을 절반으로 줄일 수 있다. 또, 공정 과정 중 응축되지 못한 열분해 가스를 공정에 필요한 열원으로 다시 공급하는 것도 가능하다.