[공학저널 김하늬 기자] 최근 에너지 패러다임에서 성장을 가속하고 있는 수소는 청정연료로 주목받고 있으며, 산업에서는 다양한 방법으로 생산을 모색 중인 추세다. 이에 최근 바이오가스로부터 수소를 생산하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 기술은 바이오가스의 활용도를 높이고, 친환경적인 수소생산이 가능해 향후 안정적인 에너지 시스템 구축에 이바지할 것으로 기대를 모으고 있다.

국내에서는 ㈜에코시스텍이 관련 기술개발 분야에서 떠오르는 기업으로 손꼽히고 있다. 그리고 이러한 에코시스텍이 개발한 대표 기술이 바로 ‘바이오가스 고질화 및 수소 생산(분리)기술’이다.

이 기술은 하수 찌꺼기, 가축분뇨, 음식물쓰레기 등 유기성 폐자원에서 발생하는 바이오가스로부터 이산화탄소(CO₂)를 흡수·분리해 메탄 순도를 높이는 기술이다. 일반적인 흡수기술과 달리 흡수액을 재생하는 시설이 필요하지 않고, 흡수된 이산화탄소는 중탄산나트륨으로 전환돼 소화액에 포함된 질소를 제거하는데 필요한 알칼리원으로 활용된다. 이로 인해 이산화탄소 배출이 전혀 없는 것이 특징이다.

또한, 에코시스텍은 메탄가스(CH4)로부터 수소를 개질할 때 발생하는 이산화탄소 등 불순물을 흡수공법과 흡착(PSA)공법으로 분리해 고순도(99.9% 이상) 수소를 생산하는 기술도 보유하고 있다.

이 기술은 일반적인 흡착기술에 비해 수소생산 회수율이 높아 기존 기술보다 약 30% 정도 수소 생산량을 증가시킬 수 있으며, 탈착 시 발생하는 이산화탄소는 다시 흡수액으로 분리해 이산화탄소가 배출되지 않는 것이 장점으로 꼽히고 있다.

이러한 기술을 개발한 에코시스텍은 지난 2014년 10월 설립 이후 전기계장, 프로세스 제어반, 하수처리장수질 TMS 시설 유지관리 사업을 통해 지속적으로 성장해 온 기업이다. 업계 최고 수준의 기술인력과 전문성을 자랑하며, 오랜 경험을 바탕으로 ICT와 AI 기술을 접목해 스마트 하수처리장(공공하수처리시설 지능화) 사업에서 선도적인 역할을 하고 있다.

에코시스텍의 또 다른 주요 사업 분야이자 대표 기술은 바로 공공하수처리시설 지능화 시스템이다. 이 기술은 최신 정보통신기술(ICT)과 인공지능(AI) 알고리즘을 통해 유입 하수 및 방류 수질을 예측하고, 실시간으로 공정을 감시, 진단, 분석해 수질 사고를 예방하는 데 이바지하고 있다. 또한, 생물 반응조의 송풍량과 총인 처리시설의 약품량을 최적화해 에너지와 약품 사용량을 절감하며 운영효율을 극대화하고 안정적인 방류수 처리 수질 확보가 가능한 것이 특징이다.

이와 함께 에코시스텍은 에너지 진단 및 약품 사용량 최적화 솔루션을 제공해 효율적인 운영을 지원하고 있으며, 스마트 하수처리장 시범사업에 참여한 14개 지자체 중 7곳에 적용될 정도로 활용도가 높은 기술로 손꼽힌다. 현재 여주 공공하수처리장에 국내 최초로 스마트 하수처리 시스템을 구축해 수질 사고 없이 시운전을 완료했으며, 이를 통해 송풍량 약 15%, 약품 사용량 10%를 절감하는 성과를 낳기도 했다.

이 뿐만 아니라 수질 TMS(Tele-Monitoring System) 유지관리 분야에서 공공 하수·폐수 종말처리시설의 최종방류구에 설치된 수질 자동측정기의 안정적이고 신뢰성 높은 데이터를 생산하기 위한 유지관리 업무도 에코시스텍의 빼놓을 수 없는 강점이다. 안정적인 유지관리 시스템을 바탕으로 체계적인 교육을 통해 서비스 품질을 제공하고 있으며, 현재 약 130여 개소의 수질 TMS 시설을 유지관리하는 등 업계 최다 실적을 보유하고 있다.

이밖에도 에코시스텍은 계측제어/프로세스 제어반 사업을 통해 각종 계측기로 수집된 데이터를 처리해 시설 내 다양한 기기들을 제어하고 중앙제어시스템을 통해 전체 시스템을 관리하며 다수의 납품 성과를 내고 있다.

또한, 하수처리시설 관리대행 및 위탁운영 관리를 통해 수질 개선을 도모하면서 최근 순창군 공공 하수도 시설 관리대행 업체로 선정됐으며, 환경규제에 대한 조사, 분석, 상담 및 정보제공과 환경오염 예방과 최적 처리를 위한 진단, 조사를 제공하는 환경 컨설팅 사업도 수행 중이다.

에코시스텍 김두원 대표이사(사진)는 “에코시스텍의 기존 하수처리장 지능화 사업과 수질 TMS 시설 유지관리 사업을 진행하면서 유량계, 수위계, 각종 수질 관련 계측기의 유지관리가 중요하다는 것을 깨달았다”며 “현재 진행 중인 하수처리장 수질 TMS 시설 유지관리 사업뿐만 아니라 각종 계측기 유지관리 사업에도 진출해 수질 환경 개선에 앞장서는 기업이 되고자 한다”고 말했다.

그는 이어 “수소산업에 진출하게 된 계기는 창사 이후 10년 동안 회사가 많은 성장을 했지만, 앞으로도 지속적인 성장을 위해 새로운 산업진출이 필요하다고 판단했기 때문”이라며 “전 세계적으로 대체에너지 분야에 관한 관심이 증가하는 가운데, 에코시스텍은 바이오가스로부터 수소를 생산하는 사업이 기존 하수처리장 관련 인프라를 활용할 수 있는 장점이 있어 수소산업에 진출하게 됐다”고 덧붙였다.

수소산업 진출 초기 기술개발에 어려움을 겪었던 에코시스텍은 경기도경제과학진흥원의 수소에너지 기술개발 사업을 통해 연구개발을 진행하고 있으며, 향후 실증연구를 통해 통합바이오가스 사업에 적용할 계획이다.

현재 경기도경제과학진흥원과 협력을 바탕으로 PSA와 화학흡수법을 통합한 수소 회수율 증진, 이산화탄소 포집 장치 기술개발에 필요한 자금 지원을 통해 시제품 설계 제작을 완료했고, 자체 평가를 통해 사업화에 필요한 다양한 설계 인자들을 확보한 상태다.

이를 기반으로 개발된 기술은 공인기관(한국산업기술시험원) 성능평가결과 수소 순도 99.97%, 수소 회수율 95.1%, 이산화탄소 포집률 99.83%의 우수한 결과를 얻었다. 일반적으로 흡착(PSA) 기술은 탈착 공정에서 이산화탄소가 다시 배출되고, 수소 회수율은 약 75~80% 정도인 데 반해 에코시스텍이 개발한 기술은 흡착기술과 흡수기술을 통합해 수소 회수율 95% 이상을 유지하면서 고순도의 수소 생산이 가능하고, 탈착된 이산화탄소는 흡수공정에서 다시 흡수해 이산화탄소 포집률 99% 이상을 달성했다.

에코시스텍은 향후 실증연구 등을 통해 사업화를 모색하고 있으며, 사업 기간 동안 특허 출원 및 등록 1건과 2건의 저작권 등록을 완료했다.

김 대표는 “현재 개발 중인 기술은 하수처리장 지능화 시스템 구축사업과 관련해 기 개발된 프로그램을 고도화해 현재 하수처리장 지능화 단계 Level 3(조건부 자동화) 수준에서 Level 5(완전 자동화) 수준까지 가능한 프로그램을 개발하고 있다”며 “개발이 완료되면 국내 하수처리장뿐만 아니라 유럽 등 해외 선진국 시장에도 진출 가능할 것으로 기대하고 있다”고 전했다.

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