해양바이오산업동향

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바이오배터리
작성자 : 우정희 ㅣ 조회수 : 2,579

하수 슬러지, 녹색 폐기물, 식품 산업에서 나오는 생산 잔여물, 짚 혹은 동물 배설물은 바이오배터리 모듈 개념과 함께 에너지 회수를 위해 보다 많은 바이오매스를 이전보다 확대되어 활용될 수 있다. 프라운호퍼 실험실의 연구원들은 이용하여 유기 잔여물을 전기, 열, 정제 가스, 엔진 오일 및 고품질 바이오 촤(biochar)로 전환할 수 있는 기술을 개발하였다. 바이오 가스 공장들은 에너지 공급을 분산시키는데 중요한 요소이다. 이들은 재생자원으로부터 전기를 생산하고 매우 불안정한 풍력 및 태양 에너지 공급을 보완할 수 있다. 독일에서는 이미 대략 3개의 핵발전소에 해당하는 전체 3.75기가와트 전기를 생산하는 8,000개의 공장이 가동 중이다. 그러나 공장들은 역시 몇 개의 단점들이 있는데 한정된 유기 물질로 가동되고 식용 작물 배양과 경쟁성이 있다는 점이다.

프라운호퍼 실험실 환경, 에너지 및 안전기술 UMSICHT의 연구원들은 현재 바이오가스 공장들의 효율을 상당히 향상시키는데 성공하였다. 이들에 의해 개발된 바이오배터리 공정은 전기와 열뿐만 아니라 가스, 오일 및 탄소를 생산한다. 예를 들면, 이들은 필요에 의해 해양 및 항공 연료로서 전기를 생산하고 연료 혼합물 혹은 비료로서 유용하게 사용될 수 있다. 만약 더 많은 공정을 거친다면 화학산업에 사용할 수 있는 기반 재료들을 제공할 수 있다. 바이오배터리는 모듈로서 전기를 생산하기 위한 바이오가스 공장, 열저장, 카브레타 및 엔진과 같은 친환경 기술들의 종합으로 구성된다. 이러한 개념의 중심은 열촉매 개질이다. 이에 의해 전문가들은 예를 들면, 바이오가스 공장 및 바이오에탄올 생산에서 나온 발효 찌거기, 바이오가스 및 바이오에탄올 생산, 산업용 바이오매스 폐기물, 하수 슬럿지, 짚, 나무조각 혹은 동물 배설물과 같은 탄소를 유기재료로 전환한다.

“바이오배터리의 특별한 장점은 우리가 상당한 양으로 폐기해야 하는 많은 원재료들을 활용할 수 있다는 점”이라고 Sulzbach-Rosenberg에 있는 UMSICHT의 책임자인 Andreas Hornung 교수는 말한다. 연구원들은 실제로 매시간 대략 30킬로그램의 발효 찌꺼기를 활용하여 이 반응이 파일럿 공장에서 가동될 수 있다는 것을 증명하였다. 원재료는 처음에 산소가 없이 연속 회전 스크류로 통로를 통해 지나가게 된다. 재료는 데워지고 바이오 촤와 휘발성 증기들로 깨진다. 증기는 재가열되고 다시 냉각된다. 이 공정에서 가스는 바이오오일 및 물을 포함하는 액체로 냉각된다. 연구원들은 이들을 재사용하기 위해 고품질의 오일을 분리하였고 남은 가스는 정제되고 수집되었다.

액체, 가스상 및 고체 제품들은 다양한 방법으로 재활용될 수 있다. 오일은 해양 및 항공 연료로 사용될 수 있으며 병합 열 발전소에서 전기와 열을 생산하는데 사용될 수 있다. 분리 공정에서 물에는 많은 단사슬 생분해 탄소 물질들이 포함되어 있다. 이들은 메탄의 수율을 향상시키기 위해서 바이오가스에 따다시 투입될 수 있다. 바이오 촤는 고체 상태로서 이상적인 생산물이다. 그러나 바이오배터리가 역시 효율적으로 작동하는가에 대한 검토가 필요하다. 공장은 튼튼하고 연속적인 공정에 의해 에너지 효율의 75% 이상을 고품질 에너지원으로 전환한다.

"만약 동적인 잠열 축열기가 사용될 수 있다면 효율은 더욱 향상될 수 있다“라고 Hornung는 말한다. 바이오배터리의 한 특징적인 장점은 시스템이 점점 확장될 수 있다는 점이다. ”이는 작동자들이 경제적인 관점에서 매우 흥미를 가지는 부분으로 이익 분석들이 제공해주는 것과 같이 큰 투자가 초기에 필요하지 않다는 점“이라고 UMSICHT의 스핀 오프 회사인 Hornung. Susteen Technologies GmbH는 말한다. 이는 이미 바이오배터리 개념을 주요 파일럿 공장에서 독일 및 외국의 회사들이 협력하여 실행하고 있다.


출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑


담당자 : 시험연구팀 우정희 선임연구원
TEL : 054-780-3454 E-mail : jhwoo@gimb.or.kr


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