전북대학교 한지훈 교수팀(화학공학부)이 친환경 그린 수송 연료를 음식물 쓰레기로부터 생산하기 위한‘전주기 바이오리파이너리 기술’에 대한 연구 성과를 발표해 학계의 주목을 받고 있다.

이 연구는 음식물 쓰레기 처리 문제를 해결하는 동시에 친환경 수송 연료(탄소중립연료) 자원을 안정적으로 확보하는 획기적인 기술로써, 바이오리파이너리의 지속가능성을 초기 기술개발 단계에 정확하게 평가해 향후 ‘원료조달-연료생산-차량운영’ 전주기 지원 인프라 구축 및 그린뉴딜 산업 생태계 구축을 위한 정책 입안 등에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다.

이 연구 논문은 우수성을 인정받아 에너지 및 환경 분야의 저명 학술지인 ‘에너지&인바이러멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science, IF=30.289)’ 최신호 표지 논문으로 게재됐다. 이 저널은 피인용지수 기준으로 자연 공학 계열 최고 학술지인 네이처, 사이언스, 셀(IF: 39~43) 등에 버금가는 세계 최고 수준이다.

특히, 이번 성과는 지난해 5월 동일 저널에‘바이오리파이너리 기술 통합평가 기법 개발’ 연구가 표지 논문으로 게재된 이후 1년 만에 다시 얻은 연구 성과다.

수소, 메탄, 에탄올, 전기 등 친환경 그린 수송 연료를 동시에 생산하는 바이오리파이너리 기술은 원료 확보의 불안정성, 기술의 복잡성 등을 수반, 관련 인프라 및 산업기반 시설 구축 시 지속가능성을 낮추는 주요 원인이 된다. 또한, 음식물 쓰레기는 매립, 소각 등으로 처리하고 있으나 매년 급격한 증가로 인해 처리시설이 포화상태에 이르고 있는 만큼, 처리량을 획기적으로 줄이는 기술개발  또한 급한 상황이다. 

따라서 이번 연구에서는 4가지 세부 연구 기법(미래 공급·수요 예측, 에너지기술 분석, 기술경제성 평가, 전주기환경성 평가)을 연계시킨 전주기 지속가능성 통합평가 기법을 개발해 전 지구적 175개국의 실제 사례에 적용했다.

연구팀은 각 나라별 다른 음식물 쓰레기의 대표적 성분인 탄수화물, 단백질, 지방으로부터 그린 수송 연료인 수소, 메탄, 에탄올, 전기를 동시에 생산하는 바이오리파이너리 공정 설계와 각 그린 연료를 활용하는 연료전지차, 내연기관차, 전기차 등의 생애 전 주기에 대해 에너지효율, 연비 경제성과 온실가스 감축을 정량화했다.

연구진은 이번 연구를 통해 제안된 기술을 전 지구적 사례에 적용한 결과, 음식물 쓰레기 배출량이 상대적으로 많은 미국, 중국, 인도, 브라질 등 주요 4개국에서 그린 수소를 생산하고 연료전지 차를 운영할 때 최적의 결과가 얻어진다는 것을 확인했다고 밝혔다.

또한, 향후 2030년까지 주요 4개국이 예상 배출되는 음식물 쓰레기의 20%를 그린 수소 생산에 활용할 경우 연료전지차 7.2백만대의 운영이 가능할 것으로 예상, 온실가스 배출의 12.2%(0.05 기가톤) 및 에너지 사용의 18.6%(0.10 엑사줄) 감축이 가능할 것이라고 전망했다. 

연구책임자인 한지훈 교수는 “이번 연구는 향후 탄소중립연료로서 주목받고 있는 수소의 안정적 생산을 위한 바이오리파이너리 기술의 개발의 촉진과 더불어, 관련 기술의 고도화 및 충전소 등 인프라 시설 구축 시 지속가능성 문제를 해결하기 위한 돌파구를 마련했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “우리나라의 경우 다른 나라에 비해 가정에서부터 음식물 쓰레기 분리를 상당히 잘하고 있어 해당 기술의 실용화를 앞당기는데도 크게 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

/장은성 기자