일본산업뉴스요약

주목, 그린 기술
하수슬러지를 석탄 대체 연료로
신일철주금엔지니어링, 오존을 이용해 효율적으로 발효

신일철주금(新日鉄住金)엔지니어링이 하수 처리 후 남겨진 하수슬러지의 연료화에 주력하고 있다. 하수슬러지를 고형 연료로 가공하는 시설 운용을 확대. 발전에 이용되는 가스 발생을 촉진하기 위해 오존을 이용해 하수슬러지를 발효시키는 기술도 효과를 실증했다. 하수슬러지 처리에 고민하는 지자체가 많은 가운데 신일철주금엔지니어링은 하수슬러지의 연료화로 숨겨진 에너지원을 효율적으로 활용하는 길을 열고 있다.

간몬(関門)해협이 보이는 기타큐슈(北九州) 시의 히아가리(日明)정화센터. 하수 처리 시설 옆에는 신일철주금엔지니어링이 운영하는 하수슬러지 연료화 시설이 있다. 하수슬러지는 원통형의 건조 드럼통 내부에서 섭씨 약 400도의 열풍으로 건조된다. 이곳 시설에서는 직경 1~5mm의 구형 연료를 연간 약 6,600톤 생산. 석탄 대체 연료로서 화력발전소와 쓰레기 소각장, 시멘트공장 등에 판매하고 있다.

연료의 재료가 되는 것은 시내 하수 처리장에서 만들어진 하수슬러지다. 하수 처리에서는 우선 음식쓰레기 등의 고형물을 가라앉힌다. 이 때 수분에 녹은 린 등의 유기분자를 미생물이 먹도록 하고 미생물도 함께 침전시킨다. 이러한 침전물이 하수슬러지다.

하수슬러지에는 유기분자가 풍부하게 함유되어 있어 기타큐슈 시에서는 하수슬러지를 약 30도로 유지되는 드럼통에 옮겨 발효시키고 이 때 발생되는 메탄가스를 발전(發電)에 이용한다. 가스가 되지 못하고 남은 하수슬러지는 하수슬러지 연료화센터로 옮겨 열풍으로 건조해 연료로 만들고 있다.

신일철주금엔지니어링은 건조 드럼통에 하수슬러지를 여러 번 통과시켜 적층시킨 수분이 적은 균질의 연료를 만드는 기술을 보유하고 있다. 하수슬러지의 열량을 효율적으로 이용할 수 있어 기타큐슈 시에서는 하수슬러지의 연료화로 온난화 가스가 연간 1만 1,200톤 감소했다고 한다. 나고야 시와 후쿠오카 시에서도 국내 최대급 시설을 설계∙건설 중으로 신일철주금엔지니어링의 시설은 국내 4곳으로 늘어날 예정이다.

“발효조와 연료화 시설을 만들 수 있는 지자체는 한정되어 있다”(하수슬러지 자원화추진부의 우스이(臼井) 실장). 인구가 적은 지자체에서는 발전으로 창출되는 수익이 적어 발효조를 만들어도 채산을 확보하기 어렵고, 연료화한다고 해도 판매 가능한 발전소와 공장을 찾는 것도 쉽지 않다.

이 때문에 대부분의 하수슬러지를 시멘트에 섞거나 매립하는 등, 에너지원으로서 활용하지 않고 있는 실정이다. 최근에는 하수슬러지 매립지 확보에 어려움을 겪고 있는 지자체들도 나오고 있다.

이를 해결하기 위해 신일철주금엔지니어링은 미쓰비시전기(三菱電機)과 협력해 오존을 이용해 하수슬러지를 효율적으로 발효시키는 기술 개발을 추진하고 있다. 오존은 강한 산화력으로 물질을 분해하는 성질을 가지고 있다. 이 성질을 활용해 “유아에게 이유식을 먹이듯이 하수슬러지에 함유되어 있는 유기분자를 분해해 쉽게 발효되도록 한다”(하수슬러지 자원화추진부의 오이즈미(大泉) 매니저).

2017년, 사가(佐賀) 현에서 실시한 실증 실험에서 오존으로 발효가 촉진되면서 발생되는 메탄가스가 증가, 매립되는 하수슬러지 양이 감소하는 효과가 확인되었다. 현재는 기존의 발효 방법에 비해 메탄가스를 약 70% 증가, 하수슬러지를 약 30% 감소하는 것을 목표로 기술 개발을 추진하고 있다. 지금까지는 대도시가 아니면 발효조를 도입해도 채산이 맞지 않았지만, 목표치가 실현된다면 20만~30만명 규모의 도시에서도 채산을 확보할 수 있을 것이라고 한다.

또한 하수슬러지는 지역과 계절에 따라 질이 달라진다. “어떠한 조건이어야 기술이 적용될 수 있는지를 연구하고 있다”(오이즈미 매니저)라며 2020년의 실용화를 목표로 하고 있다.

인구 감소로 물 사용량이 줄어들고 있는 한편, 시설의 노후화가 진행되면서 하수도를 어떻게 유지해야 할지는 전국적인 과제이다. 숨겨진 ‘자원’을 효율적으로 활용해 새로운 수익원으로 성장시켜나간다면 인프라 유지에 도움이 될 수 있을 것이다.

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