에너지연, 친환경·경제성 우수한 열분해 오일화 플랜트 개발

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연속식 열분해 오일화 플랜트(사진제공:에너지연)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국에너지기술연구원(이하 에너지연)은 에너지순환자원연구실 이경환 박사 연구진이 친환경성과 경제성을 겸비한 폐비닐 열분해 플랜트를 통해 높은 수율의 고품질 오일로 전환하는 자동화 공정기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

환경부의 2019년 자료에 따르면 폐비닐은 연 200만톤 이상 발생하고 있다.

더욱이 공터 등에 무분별하게 버려지는 등 ‘쓰레기 산’의 원인이 되고 있다.

하지만, 국내 기술 수준은 매우 낮아 열분해 플랜트 개발 등 기술 보급이 절실한 상황이다.

이에 연구진은 일정한 반응온도에서 장기간 운전을 통해 낮은 에너지를 사용하면서도 오일 생산수율을 60% 이상 유지하는 기술을 개발했다.

특히, 이 기술은 연속생산이 가능하고 에너지 효율 또한 우수했다.

연구진은 지속적 투입이 가능한 전처리된 플러프(Fluff, 작은 비닐조각) 형태의 폐비닐을 반응기의 원료로 활용했다.

이때 발생할 수 있는 화재 위험을 막기 위해 산소가 주입되지 않는 밀폐구조인 동시에 자동 차단할 수 있는 밸브를 구성하고, 원료를 반응기까지 전달하는 스크류를 반응기에 가까울수록 밀도가 높게 구성해 산소 주입 가능성을 낮췄다.

이에 더해 질소 퍼징에 의해 일정한 산소농도를 유지할 수 있는 시스템을 구축해 안정성을 기했다.

또, 연구진은 일정한 온도에서 최대의 오일 수율과 질을 확보할 수 있도록 반응기 내부의 온도분포를 달리하고, 반응기에 투입되는 원료가 온전히 활용되도록 투입되는 양을 조절하는 등의 공정을 최적화했다.

이런 최적 공정화 조건을 갖춘 결과 동일 기존 회분식 반응기에 비해 원료 처리량이 3배 이상 확대가 가능했다.

연구진이 개발한 기술은 폐비닐 원료 투입과 생성 오일 포집, 그리고 반응 후 잔사물 배출이 안전하게 이루어져 연속운전이 가능해 처리 규모 확대가 용이하다.

이 기술은 기존 회분식 문제점인 장시간 가열과 냉각의 반복이 아닌 일정한 반응온도에서 연속 반응과 낮은 에너지를 사용한다.

또, 안정적 운전에 의해 62%의 오일 수율과 향상된 질 확보, 설비 가동효율 및 에너지 이용효율이 우수하다.

이같은 과정을 통해 생산된 오일 제품은 4대 중금속(납, 카드뮴, 수은, 크롬) 등의 환경 규제치 이내라 판매에 어려움이 없다.

연구진은 올해 일 2톤 규모로 용량을 확대하고 공정 최적화를 위한 연구를 수행할 예정이다.

이어 내년부터는 사업화에 근접한 실증 규모인 일 10톤으로 처리 규모를 확대할 계획이다.

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