수도권매립지관리공사 취재질문

http://www.hkbs.co.kr/news/articleView.html?idxno=453148

-음폐수 에너지 기술 미국 특허 취득

2018.02.02.

대학생신재생에너지기자단-이예닮, 김준훈, 김정현, 지현태

최근 ‘음식물쓰레기 폐수저장시설에서 발생하는 유분성 스컴을 재생에너지로 활용하는 기술’에 대한 미국 특허를 취득, 등록을 완료. 미국 특허 취득 과정과 취득에 어떤 의의가 담겨있는지? 국내외의 반응은 어떠한지?

- 특허취득과정

본 특허는 2011년에 국내 특허출원 후 2013년에 국내특허를 취득하였고, 관련기술의 국제적 선점과 세계 표준화를 위해서 2012년에 국제 PCT(patent cooperation treaty) 출원을 거쳐 2014년 G2국가인 중국과 미국에 국제특허를 출원, 2016년에 중국특허, 2017년에 미구특허 등록을 완료한 상태입니다.

- 특허취득의 의의

본 특허기술은 세계 초강국인 G2국가를 대상으로 취득한 것으로 세계적 수준의 기술력을 인정받는 효과와 함께 파급력 면에서도 클 것으로 판단되며, 실제로 중국과 유사 문화권인 말레이시아 팜유 생산공장의 폐수 파일럿 시설로 시범 적용되고 있으며, 하와이 호놀룰루에 하수슬러지 건조연소 발전설비 구축사업에 적용하고 있습니다.

2. 위 기술의 원리와, 발전/연구과정이 어떻게 되는지? 연구함에 있어서 가장 어려웠던 점은?     (정부나 기업에게 바라는 점/투자 혹은 정책 측면 등)

- 우리 수도권매립지관리공사는 2006년 4월부터 음식물쓰레기 폐수를 반입 처리하고 있습니다. 처리과정에서 가장 문제가 되었던 점은 음식물 내에 유분으로 인한 부상스컴 발생과 배관폐색이었습니다.

- 본 특허는 이러한 운영상의 문제점 해소의 일환으로 시작되었으나, 부상스컴의 낮은 수분함량과 높은 유지류함량의 장점을 효과적으로 활용할 경우 신재생에너지로서의 활용이 가능할 것이라는 착안으로 연구를 시작하였습니다.

- 본 기술의 기본원리는 유분성 스컴에 알칼리제를 혼합하여 비누화 및 고형화하는 공정,고형화된 스컴을 팰렛성형하는 공정, 성형된 팰렛을 150℃이하, 상대습도 60% 정도에서 저온열풍건조시켜 고형연료로 생산하는 공정으로 구분됩니다. 이 과정 중에서 수분증발 발한성 유도를 위한 습도조절 및 환풍량 조절이 기술적 노하우라 할 수 있겠습니다.

- 본 기술은 음식물류 폐수내의 유분성 스컴처리를 염두하고 개발하였으나, 동종의 식품 가공폐수, 축산폐수 등 다양한 영역의 폐수에 적용이 가능할 것으로 기대합니다.

- 연구하는데 어려웠던 점은 글쎄요 아무래도 음식물쓰레기 폐수를 대상으로 실험하다보니 냄새가 나겠지요. 그래도 유분으로 인한 공정 운영상의 어려움을 극복해야겠다는 생각에 힘든 줄 모르고 실험했던 것 같습니다. 또, 알칼리제 혼합비율이나 습도, 환풍량 조절 등 최적의 고형연료를 생산하기 위해 고심했었습니다.

3. 재생에너지로 재활용된 에너지는 관리공사 자체에서 사용하는지? 혹은 주변 단체나 발전소로 공급하는지?

- 본 특허기술 중 알칼리처리를 통한 집수정 내 퇴적스컴 고형화 처리부분이 침출수처리장  현장에 적용되었으나, 최근 음폐수 반입업체에서 반입 전에 음폐수 내의 유분 전처리를 하고 반입함에 따라 현재는 당사에 적용하지 않고 있습니다.

4. 국내 음폐수 처리장이 많은데, 다른 곳에서의 처리도 신재생에너지로 활용할 수 있게끔 기술의 협력이 필요할 텐데, 기술협력에 있어서 별도의 계획이 있는지?

- 현재 국내는 제주 감귤농장, 국외로는 말레이시아 팜유 생산공장 폐수처리, 하와이 호놀룰루 하수슬러지 건조연소 발전설비에 적용되고 있는 상황이며, 신재생에너지 의무화제도 확대 시행 시 발전사 등에서 본 기술의 수요가 늘어날 가능성도 있습니다.

- 음식물 내에 유분성분이 많은 중국에서도 관심을 갖는 기술로서 우리공사는 국·내외 처리과정에 유사한 어려움을 겪고 있는 동종업체 및 본 기술을 필요로 하는 업체들에게 기술적 지원을 할 예정입니다.

5. 기술의 효과와 장점 및 한계점은? 유분을 신재생에너지로 활용하는 과정에서 에너지 효율성 혹은 경제성은 어떤지?

- 앞에서도 언급했듯이 음식물쓰레기 폐수는 중간처리업체에서 이미 유분회수를 하고 반입함에 따라서 국내에서는 음식물쓰레기 폐수 단일품목을 대상으로 한 시설설치 및 운영은 신중히 검토해봐야 할 것으로 사료되고, 재생에너지 3020 정책 등 국가시책의 변화상황도 고려할 대상으로 판단됩니다.

- 건조된 음식물쓰레기 폐수 스컴의 건조팰렛을 처리구별에 따라 수분을 보정한 후 측정한 저위발열량(LHV)은 평균 6333kcal/kg로 상당히 높은 잠재적 에너지 효율을 나타내고 있습니다. 또한, 고형연료를 생산하는데 있어서 에너지 비용도 타 설비보다 적기 때문에 경제적일 수 있을 것으로 판단됩니다.

6. 위 기술의 발전 가능성 혹은 상용화에 대해서는 어떻게 생각하시는지?

- 본 특허 기술은 국내보다는 동남아 등 저개발국가에 확대하는 방향이 바람직할 것으로 판단됩니다.

7. '앞으로도 민관 공동연구를 통해 환경성과 경제성 달성이 가능한 처리시스템을 구축하고 특히 민간기업과의 동반성장에도 힘써 나갈 것'이라고 말씀해주셨는데, 앞으로의 연구계획과 방향은 무엇인지? (더 높은 효율에 관한 연구? 혹은 신기술 개발?)

- 본 기술특허는 주식회사 아쿠엑스코리아와의 공동연구를 통해서 취득할 수 있었습니다. 민간기업의 창의적인 제안과 공사의 다양한 형태의 폐기물 처리경험 노하우가 함께 할 경우 시너지가 클 것으로 생각합니다.

- 실제로 자원순환촉진법, 재생에너지 3020이행계획 등 관련 국가시책에 대한 사전 점검 및 대응방안 모색과 신기술개발 등에 민간업체와의 교류를 넓혀갈 계획입니다.

8. ‘현재 매립지공사는 수도권에서 발생하는 음폐수의 약 26%를 처리하고 있으며, 민간기업의 향상된 기술력으로 인해 주로 재활용 가능한 유분 성분을 회수한 음폐수를 반입 받고 있다.’ 그렇다면 재활용가능하지 않은 유분 성분에 대한 처리는 어떻게 이루어지고 있는지?

- 현재 공정운영에 크게 영향을 미치지 않는 상황으로 침출수 처리공정에 연계하여 처리 하고 있습니다. 이러한 부분에서 본 특허기술이 소규모로 적용되어야 할 것으로 판단됩니다.