[ENTECH 후기] 바이오가스의 상용화에 기반을 다지는 에이티이

[2025 ENTECH 후기] 바이오가스의 상용화에 기반을 다지는 에이티이

대학생신재생에너지기자단 23기 김태현

 

탈황의 필요성

황은 우리 주위에 흔히 존재하는 물질이지만, 산업의 연료에서는 있으면 안 되는 물질이기도 하다. 연소하기 전 연료에 황이 있으면 연소 시 이산화황이 배출돼 환경오염을 일으킨다. 또한, 부식 시 설비도 손상될 수 있어 경제성이 떨어지고 제품을 만들면 성능이 떨어질 수 있다. 

이처럼 연료를 연소하기 전 황을 떼어내는 것은 중요하다. 이번 ENTECH(국제환경에너지산업전)에 참여한 기업 중 하나인 ATE(에이티이)는 이를 담당하는 기업 중 하나다. 에이티이는 주로 바이오가스에서의 탈황 공정을 다루고 있다. 이에 관해 더 자세히 살펴보도록 하자.

[자료 1. 에이티이 부스 전경]

출처 : ⓒ23기 김태현

 

바이오가스 탈황 공정

사전기사에서 이야기했듯, 바이오가스에서는 메탄의 농도가 짙을수록 좋아진다. 탈황 공정은 메탄의 농도를 높이며 황화물과 암모니아는 각각 부식과 악취를 일으키므로 바이오가스 정제는 꼭 필요하다. 바이오가스 정제에는 약품을 투입하는 내부 화학적 탈황, 내부 미생물을 이용하는 내부 생물학적 탈황, 습식 생물여과법을 이용하는 외부 생물학적 탈황, 흡착이나 흡수를 이용하는 물리, 화학적 탈황 등이 있다.

[자료 2. 에이티이의 여러 메디]

출처 : ⓒ23기 김태현

에이티이의 탈황 설비는 주로 하이브리드 탈황 설비와 모노 탈황 설비를 이용한다. 하이브리드 탈황 설비는 화학적, 생물학적 탈황 메커니즘을 동시에 이용하는 방법으로, 수분에 취약하지 않아 이를 제거하는 전처리 시설이 필요하지 않다는 장점이 있다. 실제로 이 부스에서는 탈황 촉매나 흡수제를 의미하는 메디아를 전시했었는데, 이 메디아의 수명이 길다는 것도 하이브리드 탈황 시스템의 장점이다. 이외에도 압력 손실이 낮고 암모니아 제거가 병행되는 등의 장점이 있다.

이와 대비되는 모노 탈황 설비는 수분이 들어가면 탈황 설비의 흡착률이 급격하게 낮아진다는 단점이 있다. 하지만 초기 투자와 유지 관리 비용이 모두 저렴하다는 장점이 있으며, 정제 전 연료 유입 농도가 바뀌어도 능동적인 운영이 가능하다. 온도와 효율이 관계없어 온도가 바뀌어도 일관적인 효율을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 두 방식 모두 수산화철이 주성분인 메디아를 이용한다. 

 

황뿐 아니라 다른 물질도 제거하는 에이티이

에이티이는 황뿐 아니라 다른 물질도 제거할 수 있다. 그중 대표적인 것이 규소와 산소가 고분자 형태로 결합한 실록산을 제거하는 기술이다. 실록산은 바이오가스 내 미량 존재하는 물질이며 바이오가스의 형태 변화를 초래하거나 제거되지 못한 채 가스가 쓰이면 보일러나 발전기에서 엔진이 마모될 수 있어 이를 제거한 후 사용해야 한다. 이를 제거하기 위해서는 도핑 과정을 추가로 거친 전용 메디아가 필요하다. 이는 화학적, 물리적 흡착을 병행해 실록산을 제거할 수 있으며 황화수소까지 동시에 제거할 수 있다. 이 메디아도 부스에 전시돼 있었다.

추가로 암모니아와 악취 제거 기술도 존재한다. 암모니아는 황산철과 소석회가 주성분인 메디아를 이용해 제거하는데, 주로 수분을 머금고 있는 암모니아가 황산철과 흡착해 황산암모늄이 만들어지거나 암모니아가 직접 황산과 반응해 황산암모늄을 생성한. 악취 중 이산화탄소가 있으면 암모니아가 물에 녹아 암모늄 이온을 만들고 이것이 소석회와 반응해 중탄산 암모늄이 만들어지는 방식으로 암모니아가 제거된다.

 

바이오가스를 낭비하지 않도록 하는 가스저장조

신재생에너지는 대부분 발전과 동시에 사용하지 않으면 에너지가 낭비된다는 특성이 있다. 이를 방지하기 위해 별도의 저장 시설이 필요한데, 이것이 가스 저장조다. 가스 저장조는 바닥 구조물 위, 탱크 상부 등 다양한 공간에 설치할 수 있어 기존 설비와 어렵지 않게 공존할 수 있다. 심지어는 기존 가스 저장 탱크를 개조해 만들 수 있어 기존 설비를 온전히 쓸 수 있다는 장점이 있다. 이중막을 통해 바람과 눈 부하에 강해 내구성도 좋고 25년의 긴 수명을 가진다. 

 

2027년부터 국내에 SAF(지속가능항공유) 사용이 의무화됨에 따라 바이오에너지에 관한 관심과 투자가 커질 가능성이 크다. 또한, 다른 에너지와 다르게 바이오가스는 전기 에너지에 한정되는 다른 재생에너지와 달리 그 외 에너지 믹스에도 해당하기 때문에 화석 연료를 대체할 몇 안 되는 대체 에너지원이다. 따라서 바이오에너지 생산량은 점점 증가할 것으로 생각한다. 이런 상황에서 바이오가스에 관해 제대로 된 정제가 이루어지지 않는다면 잦은 고장이 가시적으로 나타나 바이오가스는 실패한 에너지로 분류될지도 모른다. 앞으로 바이오가스 정제 기술이 더 발전해 이런 일이 일어나지 않기를 기대한다.

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