국내 유기성폐기물의 바이오수소 잠재량 분석

초록

목적:우리나라는 지구온난화의 가속을 줄이기 위해 온실가스 배출량을 저감시키는 방법 중 하나로 화석연료 사용량의 일부를 수소 에너지로 대체하기 위해 지속적으로 노력하고 있다. 수소는 천연가스, 석탄 등의 다른 에너지원에 비해 높은 발열량(122 MJ/kg)을 가지고 있으며 연소 시 온실가스를 배출하지 않는 청정에너지원으로 주목받고 있지만, 현재 국내의 그린수소 생산방법인 재생에너지원을 이용한 수전해 방식은 기후조건에 영향을 받기 때문에 공급량이 불안정하다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 수소 생산량을 보완하기 위한 방법으로 폐자원･바이오매스 중 기존 바이오가스화 시설과 연계할 수 있는 유기성폐기물(음식물류폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지)로부터 회수 가능한 수소 잠재량을 산정하였고, 이에 따른 온실가스 저감효과를 파악하고자 하였다. 방법:유기성폐기물로부터 생산할 수 있는 수소 잠재량을 산정하기 위해 유기성폐기물의 국내 연간 발생량과 일반적인 유기물 성상을 이용하여 암발효와 바이오가스 개질 공정을 통해 생산될 수 있는 연간 수소 잠재량을 산정하였으며, 생산된 수소를 화석연료 대체 에너지원으로 사용하였을 때 저감시킬 수 있는 온실가스양을 산출하였다. 결과 및 토의:유기성폐기물의 연간 발생량과 기초 성상을 이용하여 암발효와 바이오가스 개질공정을 통해 생산될 수 있는 수소양은 각각 연간 4만톤, 67만톤이며, 유기성폐기물 종류별 수소 생산량은 가축분뇨 86%, 음식물류폐기물 10%, 하수슬러지 4%순으로 산정되었다. 총 수소 생산량은 연간 72만톤으로 2040년도 국내 수소생산 목표량의 약 14%를 차지할 수 있다. 생산된 바이오수소의 온실가스 저감으로서의 가치는 총 500만톤 CO2-eq이다. 수소 제조 공정 시 소모되는 전력에 따른 온실가스 배출량을 고려하면, 암발효의 경우 수소생산전력의 7%, 바이오가스 개질은 60%가 전력으로 소비되어 저감 가능한 온실가스 양은 연간 211만톤 CO2-eq으로 파악되었다. 결론:본 연구는 국내 대표적 유기성폐기물로부터 생산 가능한 바이오수소 잠재량을 분석한 최초의 결과로서, 향후 폐자원/바이오매스 활용 그린수소 정책 계획에 적극적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

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