수도권매립지에서 나오는 매립지가스를 이용해 청록수소를 생산하는 사업이 본격적으로 시작됐다.
하루 3톤급 청록수소 생산 프로젝트
수도권매립지관리공사는 하루 평균 57만N㎥의 매립지가스와 7만N㎥의 바이오가스를 안정적으로 생산하고 있다. 이를 친환경 수소 생산에 활용하기 위해 지난 2023년 인투코어테크놀로지, 현대차그룹과 협약을 맺었다.
최근 인투코어의 플라즈마 기술을 활용해 하루 3톤 규모의 청록수소를 생산하는 국토교통부 실증사업이 본격적으로 시작됐다. 5년짜리 과제로 고등기술연구원이 주관하며, 인투코어 외에도 한국핵융합에너지연구원, 코하이젠, 비나텍, 한국전력기술 등이 참여한다.
매립지가스로 청록수소 생산
인투코어의 플라즈마 테스트시설은 침출수처리장 인근에 있다. 드림파크 골프장 앞에 있는 바이오가스, 매립지가스 저장탱크 바로 앞이다. 수도권매립지관리공사의 마스코트인 랜드와 필리의 그림이 그려진 매립지가스 저장탱크에서 가스를 끌어와 30kW급 유도결합 플라즈마(ICP) 반응기를 테스트하게 된다.
드림파크는 1992년부터 2000년까지 9년간 6,500만 톤의 폐기물을 매립한 제1매립장 상부에 조성된 36홀 골프장으로, 2014 인천 아시아게임의 골프경기가 열리기도 했다.
전처리 설비로 메탄 정제
매립지가스는 메탄 함량이 40% 정도에 불과한 저품질 탄화수소다. 여기에 이산화탄소(40~50%)와 질소(10~20%), 수분, 황 등 여러 성분이 섞여 있어 자원화에 어려움이 있다. 따라서 불순물을 제거하고 메탄을 95% 이상으로 고질화하는 전처리 과정이 꼭 필요하다.
이곳 현장에는 중공사 기술을 적용한 에어레인의 기체분리막 모듈이 설치되어 있다.
고주파 유도결합 플라즈마 기술
인투코어는 시장에서 흔히 쓰는 DC 토치 플라즈마가 아닌 ‘고주파 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP)’ 기술을 활용한다. 세라믹 튜브 바깥에 감긴 구리 안테나에 RF 전력을 흘리면 안쪽에 유도전기가 형성되면서 플라즈마가 발생한다. 이때 반응기 안으로 메탄을 넣으면 열분해 과정을 거쳐 수소와 고체탄소가 만들어진다.
인투코어의 플라즈마 시스템은 전극을 교체할 일이 없어 장기 연속운전이 가능하고, 전극 교체로 인한 추가비용이 발생하지 않는 이점이 있다.
고체탄소 생산으로 경제성 확보
30kW급 플라즈마 발생기로 시간당 약 1.3kg의 수소를 생산할 수 있다. 수천 도의 에너지를 내는 플라즈마의 장점을 활용해 양질의 고체탄소(카본블랙)를 회수할 수 있다. 하루 30kg 정도의 수소를 생산할 경우 그 세 배인 90kg 정도의 고체탄소가 나온다. 이 과정에서 이산화탄소가 배출되지 않아 탄소중립에 기여할 수 있다.
인투코어는 30kW급 플라즈마 모듈을 기반으로 용량을 늘려 제3-1매립장 앞에 있는 자원순환 에너지타운에 하루 3톤급 청록수소 생산시설을 설치하게 된다. 과제의 완료 시점은 2029년으로 잡혀 있다.
쓰레기에서 나온 에너지를 자원으로
수도권매립지관리공사는 매립장에서 발생하는 가스를 포집해 발전 연료로 활용하고, 슬러지를 자원화해 건조 연료로 사용한다. 이는 폐자원의 재이용, 신재생에너지 생산의 본보기가 된다. 폐기물 매립 시 발생되는 하루 3,300톤의 침출수는 탈리액 700톤과 병합해 특허기술로 처리한 후 2급수로 방류한다.
매립지가스의 경우 50MW 발전소에서 연소해 하루 120만kWh의 전기를 생산해 한국전력거래소에 판매하고 있다.
