환경을 생각하는 연소기술, 바이오매스로 미래를 선도하다

[공학저널 송강식 기자] 바이오매스는 지속 가능성이 높고, 국내 자원 활용이 가능해 에너지 안보에 기여할 수 있는 주요 자원으로서 최근 주목받고 있는 기술이다.

이러한 바이오매스 기술은 환경문제 해결, 에너지 자원 문제 해결, 그리고 경제적 이익을 위해 필수적인 기술로 손꼽히고 있으며, 현재 국내외를 막론하고 신재생에너지로의 전환을 강력히 추진하고 있는 상황이다.

이에 따라 관련 기술 개발과 산업 성장이 가속화되는 상황에서, 최근 국내에서 주목받고 있는 바이오매스 주요 기술 중 하나는 바로 ㈜규원테크의 다양한 저급바이오매스 연료에 최적화된 스텝 무빙그레이트 연소기술이다.

이 기술은 저급바이오매스 연료도 연소가 가능한 기술로 특허를 획득하며 눈길을 끌고 있다. 바이오매스 연료를 24시간 연속가동 시 고체연료의 특성상 발생하는 회분 및 크링커로 인한 불완전 연소 및 출력 저하 문제를 해결한 기술로, 24시간 연속 출력이 가능한 것은 물론 높은 효율을 유지할 수 있다.

버너의 화격자는 열 부식에 우수한 NI-CR 20~25% 이상의 합금강으로 제작돼 1400도의 고온에서도 견딜 수 있으며, 계단식 구조를 통해 연소가 진행되면서 최초 열분해가 일어나고 마지막 화격자에서는 다 타고 남은 재만 배출된다. 이러한 구조는 목재 펠릿, 목재 칩, 바이오 SRF, PKS, 버섯 패배지, 축분고체연료 등 다양한 바이오매스 연료에 효율적으로 사용될 수 있다는 점에서 우수한 기술로 손꼽히고 있다.

이뿐만 아니라 규원테크는 바이오매스에 최적화된 FGR(Flue Gas Recirculation)과 Hi-TAB 연소기술도 보유하고 있다. 이 기술은 배기가스를 재순환해 연소실의 화염 온도를 낮추고 NOx 발생량을 90ppm 이하로 최소화한다. 특히 예열된 2차 공기를 통해 O2 연소비와 CO 농도를 낮춘다는 점에서 눈여겨 볼만하다.

FGR 방식은 낮은 화염 온도로 인한 불완전 연소로 다량의 일산화탄소(CO)가 발생할 수 있는데, 규원테크는 이를 해결하기 위해 HI-TAB(High Temperature Air Blowing) 기술을 적용했다.

구체적으로 내화 연소실 내벽에 매립된 공기 공급관을 통해 유동 과정에서 일정 온도(300~400℃) 이상으로 예열된 공기를 추가해 연소실 내 연소효율을 99% 이상으로 높이고 CO 농도를 100ppm 이하로 줄이는 효과를 볼 수 있었다.

이러한 기술을 개발한 규원테크는 2010년 귀뚜라미그룹 총괄사장을 역임한 김규원 대표이사(사진)가 세계 최고의 바이오매스 신재생에너지 전문기업을 목표로 창업한 기업으로, 차별화된 기술개발을 위해 기술연구소를 설립하고 연구개발에 전력을 다해왔다.

김 대표는 “현재 전 직원의 30% 이상이 기술연구소 연구원으로 구성돼 있으며, 매출액의 10% 이상을 매년 연구개발에 지속적으로 투자하고 있다”며 “규원테크는 지구온난화에 따른 기후변화를 예방하기 위한 세계적인 CO₂ 의무 감축 정책인 탄소중립 2050 기조 속에서 점차 증가하는 바이오매스 보일러 시장 수요상황에서 국내에서는 독보적인 기술경쟁력을 확보한 전문기업으로 성장하고 있다”고 설명했다.

규원테크의 주요 사업 분야는 산업용 목재 펠릿(칩) 보일러와 열풍기, 업소용 및 농사용 목재 펠릿(칩) 보일러, 주택용 목재 펠릿 보일러, 스토브, 원적외선 펠릿 히터 등이 있으며, 또한 수출용 가스보일러, 몽골 석탄 보일러, 태국 열풍기 등도 공급하고 있다. 이와 함께 현재 카자흐스탄, 우즈베키스탄, 러시아 시장에도 진출해 교회, 학교, 리조트, 건물 등에 50,000kcal/h~500,000kcal/h 용량의 보일러를 공급하고 있다.

향후 규원테크는 축분고체연료 보일러 개발 및 공급을 목표로 하고 있다. 이 보일러는 대단위 시설재배 유리온실, 고체연료 생산 공장, 도축장, 농업법인, 대형 축사 등에 설치되며, 600,000kcal/h(1t)~6,000,000kcal/h(10t) 용량으로 생산된다.

이와 함께 축분건조기 및 축분바이오차플랜트와 버섯 배지 에너지화 사업에도 주력할 예정이다. 농림축산부와 환경부의 탄소중립 2050 정책에 따라 축산분야의 경우 매년 6000만 톤 발생하는 축산분뇨를 환경을 오염시키는 퇴액비 지원사업에서 축분고체연료와 축분바이오차플랜트사업으로 전환하고 있으며 이에 규원테크 역시 기술개발을 통해 시장을 주도한다는 계획이다.

이를 위해 현재 규원테크는 고등기술연구원과의 협력도 활발히 진행하고 있다. 2016년 첨단생산기술개발사업을 통해 ‘음식물 쓰레기 분해장치 개발 및 분해 산물을 이용한 농업용 펠릿 보일러 생산기술 개발’ 과제를 수행했으며, 이를 통해 유용 미생물 자원 도출·활용을 통한 음식물 쓰레기의 친환경 처리 시스템을 개발했다.

2021년에는 스마트팜 다부처 패키지혁신기술개발사업을 통해 ‘가축분뇨 반건식 혐기소화 고도화 및 수소전환 기술개발’ 과제를 수행하며, 저 발열량 혐기소화액 고형물과 가축분뇨를 혼합한 이동형 축분고체연료 펠릿성형 시스템을 개발했다.

이러한 기술개발을 바탕으로 규원테크는 화석연료의 무분별한 사용으로 인한 환경문제와 지구온난화를 방지하기 위해 신재생에너지 목재 펠릿과 축분펠릿, 미이용 목재칩 등을 연료로 하는 보일러와 연소기 전문기업으로 성장하는 것이 목표다. 또한, 미세먼지의 주범인 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)을 줄이기 위한 다양한 환경 방지 설비와 펠릿 플랜트 사업, 고효율 로터리 킬른 건조기와 다단 건조 설비, 교반 설비 등을 개발, 생산할 계획이다.

김 대표는 “규원테크의 경영철학은 지구와 인류를 위한 친환경, 신재생에너지 기술보급에 있으며, 직원과 고객이 행복한 회사를 목표로 하고 있다. 앞으로도 미세먼지 저감을 위한 최첨단 고효율 환경 설비 기술과 다양한 바이오매스 연료를 친환경 에너지로 활용할 수 있는 세계 최고의 연소기술을 집중적으로 육성할 계획”이라며 “국내외 시장에서 지속적인 성장을 기대하며, 친환경 에너지 보급을 통해 지구와 인류에 이바지하는 기업으로 나아갈 것”이라고 전했다.