폐기물 합성가스는 폐자원 에너지에 대한 관심이 고조되면서 시장이 빠르게 확대될 전망이다.
폐기물 합성가스는 탄화수소로 구성된 폐기물을 부분산화 및 수증기 반응을 이용해 일산화탄소(CO), 수소(H2) 등 간단한 분자 형태로 전환한 합성가스를 의미한다.
폐기물 가스화 기술은 원료물질의 재활용이 어렵거나 안정적 처리가 어려운 다양한 종류의 폐기물도 처리가 가능하기 때문에 가연성 폐기물의 에너지 회수 및 안정적 처리 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 소각할 때 발생하는 다이옥신(Dioxine) 등의 환경오염 물질 문제를 해결할 수 있으며 엔진 발전 효율도 연소발전보다 높은 것으로 나타났다.
선진국에서는 폐기물 에너지의 효율을 높이는 기술의 상용화 보급이 확산되고 있지만 국내에서는 상대적으로 수준이 낮은 기술을 국산화하는 것이 우선적으로 요구되고 있다.
국내 폐기물 가스화 기술의 신뢰성을 확보하기 위해서는 표준화 및 규격화된 중·대형 폐기물 가스화 시스템을 개발하고 가스엔진 및 연료전지 발전 기술을 활용하는 고효율 기술의 개발이 필요한 것으로 파악된다.
폐기물 합성가스를 생산하는 대표적인 기술은 크게 전처리 기술, 가스화 기술, 정제 기술, 복합발전 기술, 합성가스 이용기술, 응용 기술 등으로 분류할 수 있다.
폐기물 가스화를 통해 생산되는 합성가스는 주성분이 일산화탄소와 수소로 합성가스는 보일러, 가스터빈, 가스엔진 등에서 연소돼 전기, 증기, 온수 등을 생산에 활용된다.
특히, 수소는 연료전지나 수송용 연료로 직접 활용할 수 있고 합성 공정을 거쳐서 메탄올, DME, 합성 천연가스, 암모니아, 아세트산 등의 액체 및 기체 연료나 화학원료로 전환해 사용하고 있는 것으로 알려졌다.
폐기물 합성가스는 폐플래스틱, 폐비닐, 폐섬유, 폐고무, 폐목재, 폐종이, 음식물류 등의 가연성 고체 폐기물을 원료로 생산하며 주로 생활 폐기물, 사업장 배출시설계 폐기물 및 건설 폐기물로부터 공급되고 있다.
폐기물 가운데서도 생활폐기물은 열량이 낮아 추출할 수 있는 가스가 적으며 산업폐기물은 상대적으로 열량이 높은 것으로 알려졌다.
가스화를 통해 생산된 합성가스는 정제 시스템을 거쳐 발전 및 화학원료 생산을 위한 이용기술 단계로 공급된다.
국내 폐기물 가스화 시장은 확장 초기단계에 있으며 이미 해외에서는 합성가스의 고부가가치 연료 생산기술이 개발돼 상용화 되고 있다.
일본은 EBARA와 UBE가 1급 폐기물 200톤 규모 가스화 시스템과 합성가스를 이용한 연료회수 플랜트를 상업운전하고 있으며 미국은 벨트란, PRME 등 가스시설 보급기업에서 가스엔진 발전 및 스팀발전을 터키, 이태리 등에 보급해 가동하고 있다.
국내에서는 Thermoselect, 신일본제철, 미쯔이조선, 타쿠마, 에바라 등과의 기술 제휴를 통해 2008년부터 경상남도 양산시를 시작으로 폐기물 가스화 용용 설비가 보급되기 시작했다.
그러나 폐기물 성상, 처리 용량, 합성가스 용도에 따른 표준화 시스템이 미비하고 핵심 설비에 대한 국내 관련기업의 설계 기술이 부족해 다른 폐기물 에너지화 분야에 비해 상대적으로 자립 수준이 낙후된 것으로 평가받고 있다.
현재는 해외 도입기술에 의해 폐기물 가스화플랜트 10여기가 운영되고 있으나 대부분 소각시설에 그치는 폐기물 처리목적의 시설로 가동하고 있으며 실질적인 합성가스 생산을 위한 상용화 설비의 가동은 사업 계획이 진행되고 있는 것으로 나타났다.
국내에서는 플랜트 사업의 특성으로 인해 대기업의 참여가 중심이며 대형 건설기업과의 컨소시엄 형태로 중소 엔지니어링기업들도 적극적으로 참여하고 있는 것으로 알려졌다.
대우건설은 1997년 폐기물 가스화 기술을 도입해 국산화 설계기술을 확보하고 있으며 GS플라텍은 플라즈마 방식의 가스화로를 국산화 했다.
또한, 효성에바라엔지니어링, 코오롱건설, 포스코 등은 일본기술을 도입해 폐기물가스화로를 건설하고 있고 글로텍엔지니어링, 이파워기술단, 벨트란코리아, 온 이앤지 등의 중소기업은 엔지니어링 분야에 기술력을 지원하고 있는 것으로 알려졌다.
특히, 원료의 전처리 시스템은 대부분 중소기업 중심으로 다양한 제품과 설비가 개발 및 상용화 되고 있다.
폐기물 전처리 설비 관계자는 “정부에서 받을 수 있는 지원금은 대부분 대기업을 위주로 책정돼 있다”며 “규모가 튼 사업인 만큼 중소기업은 대기업과의 활발한 협력을 통해 기술을 지원하며 참여하는 것이 중요하다”고 조언했다.
지식경제부는 2012년부터 폐기물 합성가스 생산 개발 연구를 지원하고 있으며 개발이 완료되는 2016년에는 산업폐기물을 대상으로 하는 합성가스 생산 플랜트가 본격적으로 가동될 것으로 판단된다.
폐기물 합성가스 세계시장은 연평균 8%씩 성장해 2013년 49억달러에서 2014년 32억달러로 확대될 것으로 예상된다. <김원지 기자>