-- 목차 --
1. 개요
2. POME 성능 및 특성 분석
3. POME 기술개발동향
4. 기술개발 추진 필요성
5. 맺음말
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3. POME 기술개발동향

최근 University Putra Malaysia (UPM), Kyushu Institute of Technology와 FELDA Palm Industries & Sumitomo Heavy Industries社가 참여하는 말레이시아-일본 국제 공동연구로 POME를 이용한 상용급 바이오가스 플랜트 실증연구가 수행되고 있으며[그림 1], 2005년에 조직된 EB Group (Environmental Biotechnology Research Group)에서도 Bioenergy, Bioplastic, Biofertilizer and Bioproduct 분야에 연구를 진행하는 등 말레이시아 국내외에서 POME를 자원화하기 위한 기술 고도화 노력이 점차 활발해지고 있다.

이렇게 생산된 바이오가스는 산업 전반에 걸쳐 천연가스 대체 연료로@ 사용 가능하나, 아직까지는 고품질 가스가 요구되지 않는 보일러 및 발전 등에 대부분 활용되고 있다. 바이오가스를 차량 연료 등과 같은 고부가가치의 연료로 활용하기 위해서는 천연가스 수준으로 품질을 향상시키는 정제 기술이 추가적으로 요구된다[표 4].

바이오가스의 주 성분은 메탄(53~70%)과 이산화탄소(30~47%)이며, 황화수소(H2S)를 비롯한 암모니아(NH3), 수소(H2), 질소(N2), 그리고 일산화탄소(CO) 등의 미량가스(trace gas)들이 포함된다. 바이오가스(raw biogas)는 일반적으로 보일러 열원 혹은 열병합발전(CHP, Combined Heat and Power의 약어)을 통한 열과 전력을 생산하는데 이용된다.
그러나 바이오가스의 열량을 증가시키고 이용의 안정성을 높이기 위해서는 CO2, H2S를 비롯한 기타 불순물을 제거해야 한다. 흔히 Raw 바이오가스에 포함되어 기기의 부식을 유발하는 수분, 황화수소(H2S) 및 할로겐화합물을 제거하는 것을 전처리 혹은 정제(cleaning) 공정이라 하고, 천연가스 수준의 열량을 확보하기위해 CO2를 분리하여 메탄농도를 97±1% 까지 함량을 높이는 것을 고질화(upgrading)라고 한다. 또한, 경우에 따라 두 공정을 합쳐 정제공정이라 통칭하기도 하며, 최종 생산물인 순수한 메탄을 바이오메탄이라 한다. 이렇게
정제된 바이오메탄은 천연가스자동차 연료(CNG 혹은 LNG 자동차 연료) 혹은 도시가스 배관망(gas grid)에 직접 주입하는 등 천연가스(natural gas)를 대체하여 활용될 수 있다[그림 2].
유기성 폐기물의 혐기성 소화로 생산되는 바이오가스는 탄소중립과 재생에너지라는 장점을 가진다. 미래의 신재생에너지 및 차량연료로써 바이오가스의 중요성을 기술하면 다음과 같다[그림 3].

첫째, 바이오가스는 바이오매스로부터 나온 연료이므로‘탄소 중립적’이라는 장점을 가진다.
둘째, EFB, POME 등 유기성 폐기물의 환경적 처리에 가장 효과적인 대안이자 해결책이다. 환경오염 부하를 줄임과 동시에 에너지 생산이 가능하기 때문이다.
셋째, 바이오가스는 친환경 연료이다. 바이오가스를 정제하여 97% 이상의 메탄 함량을 지닌 바이오메탄을 생산해 자동차 연료로 이용할 경우 NOx, HC, CO, PM 등 대기오염 배출물질이 매우 낮아 환경적으로 매우 큰 기여를 한다.
넷째, 대체연료 중 경제성이 가장 탁월하다.
EFB, POME 등 폐기물을 원료로 이용하여 생산하기 때문에 원료 공급 비용이 필요없어 탁월한 경제성을 확보할 수 있다.

4. 기술개발 추진 필요성

인도네시아의 신재생에너지 관련 타당성 보고서에 따르면, 팜 오일 생산 과정에서 발생되는 폐수인 POME는 Crude Palm Oil 1m3 생산 시 약 3.86㎥가 배출되는 것으로 추산하고 있다. 이를 바탕으로 말레이시아 내 운영되는 약 420 개소의 팜 오일 생산시설에서 연간 약 6.8천만㎥의 POME이 발생하는 것으로 추정되며, 발생된 POME로부터 바이오메탄 생산 가능량은 연간 약 21억N㎥로 추정된다. 따라서
이의 자원화에 성공할 경우, 그 경제적 파급효과는 상당할 것으로 전망되고 있다.

※ KOTRA해외정보망 ('10.08.27, 말레이시아 팜오일 바이오매스 산업 보고서)에 의하면, 천연가스 대체 생산량은 위의 분석보다 많은 150억N㎥ 메탄을 생산할 수 있을 것으로 말레이시아 팜 오일 위원회에서 전망하고 있음

말레이시아에서 바이오메탄에 대한 연구가 바이오에탄올이나 바이오디젤에 대한 연구보다 정책적으로 더욱 중요한 위치를 차지한다고 볼 수 있다[그림 4]. 환경적인 측면에서, 바이오메탄을 연료로 사용하는 차량은 액체 연료 차량에 비하여 대기오염 물질 배출량이 월등히 적기 때문에 대기환경 및 국민 삶의 질적 개선 측면에서 바이오액체 연료보다 우수하다. 또한, 본 연구에서 바이오메탄은 팜 오일을 생산하면서 발생하는 POME로부터 생산할 수 있는 연료이기 때문에 POME에 대한 폐수처리와 동시에, 청정 연료인 바이오메탄을 생산할 수 있어 물 환경과 대기환경을 동시에 개선하고 전력 등 에너지까지 생산할 수 있는 장점이 있다.

5. 맺음말

전력연구원의 바이오에너지 기술개발은 국내 축산폐기물 바이오가스, 광역 위생 매립장 가스를 이용한 마이크로 가스터빈 파일럿 플랜트를 국내 최초로 실증적용에 성공하였으며, 현재, 지식경제부 전력산업융합원천기술개발 사업으로 인천시 서구 백석동에 위치한 수도권 매립지에 음식폐수 바이오가스를 이용한 5MW급 바이오가스 전처리시스템을 개발 중에 있다. 향후 정부에서 추진 중인 신재생에너지 의무확대 비율 (Renewable Portfolio Standards) 정책에 적극 대응하며 해외 바이오매스 활용의 활성화를 위하여 말레이시아 등 동남아 지역의 POME에 대한 신규 연구개발 및 사업화 추진을 검토할 필요가 있을 것으로 사료된다.

* 참고문헌
[1] http://KOTRA & Global Window.org
[2] Oil World (2009)
[3] 한국가스공사 기술개발 추진보고서 (2011)
[4] National Key Economic Area (2010)
[5] 말레이시아 POME 개발 동향(2009)
* 작성자
허광범 : 책임연구원/그린에너지연구소 92115798@kepco.co.kr
* 출처 : 한국전력공사 전력연구원 www.kepri.re.kr