일본산업뉴스요약

주목, 그린 기술
하수슬러지 가스를 수소로 바꿔
 쓰키시마기계, 물∙활성탄소로 불순물 제거 

쓰키시마(月島)기계는 하수슬러지에서 발생하는 소화가스를 수소로 바꾸는 기술을 개발했다. 소화가스에 포함되어 있는 이산화탄소와 불순물을 물과 활성탄소로 제거해 연료전지차(FCV)에도 이용이 가능한 고품질의 수소를 제조할 수 있다. 발전 연료 등으로 이용되지 못하고 폐기되어 온 소화가스의 새로운 용도에 길을 열 수 있을 것으로 전망된다.

“힘들게 모은 소화가스의 13%가 낭비되고 있는 것이 안타까웠다”. 쓰키시마기계의 이시가와(石川) 솔루션기술 신사업그룹 주임은 기술 개발의 계기에 대해 이렇게 말한다.

하수슬러지에서 발생하는 소화가스는 그 60%가 메탄가스, 40%가 이산화탄소로 구성되어 있으며, 바이오가스 발전(發電)의 연료와 소각로의 보조 연료 등으로 활용되고 있다. 현재는 발생량 전체의 13%가 사용되지 못하고 버려지고 있다고 한다.

쓰키시마기계는 하수슬러지에서 발생하는 소화가스를 저장하는 탱크 분야에서 80%의 국내 시장점유율을 보유하고 있다. 소화가스를 이용한 발전 사업도 운영, 소화가스의 정제 기술에 강하다. 이번 수소화 기술 개발에도 자사의 노하우를 동원했다.

수소를 제조하는 공정에서는 메탄가스를 수증기와 반응시킨다. 소화가스 안의 이산화탄소를 제거해 메탄 농도를 높인다면 높은 효율로 수소를 제조할 수 있다.

쓰키시마기계는 이산화탄소가 물에 잘 녹고 메탄은 물에 잘 녹지 않는다는 성질에 착안. 소화가스를 충진 시킨 관의 위에서 물을 흘려 보내 이산화탄소를 흡수시키는 방법을 이용했다. 흡수율을 높이기 위해 관 안에는 장애물을 넣어 물과 가스의 접점을 늘렸다. 이러한 공정을 통해 97%까지 메탄 농도를 높일 수 있었다.

수소의 제조 방법으로는 수증기와 메탄을 섭씨 800도 정도의 고온에서 반응시키는 것이 일반적이다. 하지만 소화가스에는 ‘실록산(Siloxane)’이라고 하는 물질이 함유되어 있어 수증기와 메탄을 반응시키기 위한 촉매를 열화(劣化)시킬 가능성이 있다.

쓰키시마기계는 활성탄 등을 넣은 압력 용기에 소화가스를 주입. 미세한 구멍을 통해 많은 물질을 흡수하는 성질을 가진 활성탄으로 실록산을 제거해 수소 제조에 악영향을 미치지 않도록 했다.

일련의 처리를 거쳐 이산화탄소와 실록산을 제거한 소화가스를 수증기와 반응시켜 수소를 제조한 결과, 만들어진 수소는 FCV의 연료로 사용해도 문제 없을 정도의 고품질임이 확인되었다. 향후, 하수 처리 현장 주변 주민의 자동차에 수소를 공급하는 등의 구상도 마련하고 있다.

수소 제조 설비 보급을 위한 과제는 비용 절감이다. 현재는 수소 제조 설비 도입에 소요되는 비용은 5억~10억엔. 그 대부분은 수소를 저장하기 위한 연료전지와 수소 연소 장치가 차지한다.

“2030년경에는 하수 처리장에서의 수소 사업 채산성은 높아질 것이다"(이시가와 주임). 취급 방법과 설비 설계 기준 등 수소에 관한 규제 완화와 기술 개발이 진전된다면 사업화 전망이 높다고 한다.

쓰키시마기계는 소화가스에서 수소를 만드는 기술에 대해 당분간 매전 수입을 얻을 수 있는 발전 사업과 결합시켜 하수 처리 현장을 운영하는 지자체 등에 제안해 나갈 방침이다. 장기간에 걸쳐 저장해 놓을 수 있고 연소해도 이산화탄소를 배출하지 않는다는 장점이 있는 수소는 차세대 에너지원으로서 기대되고 있어, 쓰키시마기계는 수소 보급을 위해 소화가스의 이용을 어필해나갈 계획이다.

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