공랭식 연소기술로 폐기물 연소 효율 UP… 글로벌 시장 진출 속도 낸다
[공학저널 전수진 기자] 2050 탄소중립 목표 달성을 위해 폐기물의 자원화와 에너지화가 필수적인 과제로 떠오르고 있다. 최근, 친환경 폐기물 연소기술이 개발되면서 폐기물을 단순 처리하는 것이 아니라 에너지원으로 전환하는 방식이 더욱 주목받고 있다.
선진국들은 개발도상국과 달리 폐기물의 최종처분(매립) 기술이 이미 성숙 단계에 접어들었으며, 이에 따라 보다 효율적인 폐기물 감량화, 자원화, 에너지화 기술을 요구하고 있다. 특히 국토 면적이 상대적으로 작은 한국은 직매립을 금지하고, 폐기물을 자원화 및 에너지화하도록 제도적 변화가 예상됨에 따라, 다양한 연료를 고효율로 연소할 수 있는 기술에 대한 수요가 더욱 증가할 전망이다.
이러한 흐름 속에서, 최근 국가연구과제를 통해 다양한 폐기물을 고효율로 연소해 에너지를 회수하는 시스템 기술을 자체 개발한 기업이 주목받고 있다. 바로 ㈜유성이 그 주인공이다.
유성이 개발한 공랭식 연소기술은 연소로의 이중 외벽에 연소 공기를 투입해 외벽의 열을 흡수한 후, 예열된 연소 공기가 내부에서 연료와 반응해 연소하는 방식이다. 이 기술은 기존의 스토커식 소각로나 로타리킬른식 소각로에 비해 내화벽돌이 불필요해 크기를 약 1/3 수준으로 줄일 수 있으며, 연소효율을 나타내는 지표 중 하나인 강열감량에서도 기존 소각로(10%) 대비 2~3% 수준을 기록해 높은 연소효율을 입증했다.
이러한 기술력을 인정받아 유성은 환경부의 녹색기술 인증을 획득했으며, 상용화에도 성공해 현재까지 총 5개의 플랜트 프로젝트에서 10기의 고효율 에너지화 플랜트를 수주했다. 해당 프로젝트에서는 고형연료(SRF), 폐자동차파쇄잔재물(ASR), 산업폐기물, 폐전자제품 스크랩 등 다양한 산업폐기물을 고효율로 연소해 에너지를 회수하고 있으며, 이를 수요에 따라 스팀이나 전기로 공급함으로써 폐기물처리뿐만 아니라 미활용 고형연료나 부산물을 에너지원으로 활용하는 실증 사례를 지속적으로 축적하고 있다.
유성은 1979년 울산에서 설립된 이후 45년 이상 환경서비스 분야에 종사해온 전문기업으로, 폐기물 처리(소각, 매립, 재활용) 사업을 시작으로 폐기물 에너지화 연구개발, 환경 컨설팅, 플랜트 전문건설업까지 사업을 확장해왔다. 또한, 국내외 환경사업장을 운영하며 축적한 실증운영 경험과 엔지니어링 기술을 바탕으로 환경산업 전반에서 전문성을 확보하고, 다양한 산업 분야로 그 영역을 넓혀왔다.
특히 베트남과 같은 개발도상국에서는 폐기물처리 기반시설이 부족해 단순매립으로 인한 환경문제가 지속적으로 대두됐다. 이에 유성은 한국에서 축적한 기술력을 바탕으로 베트남 남부 바리아 붕타우성에 한국기업 최초로 위생매립시설을 조성해, 하루 약 1,950t의 폐기물을 안전하게 처리하고 있다.
유성 성동제 연구소장(사진)은 “다양한 폐기물과 재생에너지를 활용한 에너지화 기술은 베트남과 같은 개발도상국의 산업단지를 생태산업단지로 한 단계 업그레이드하는 핵심기술로 활용될 수 있을 것”이라며 “국내에서도 실증적용을 원하는 사례가 많다”고 강조했다.
최근 베트남 정부가 폐기물 자원화 및 에너지화 정책을 구체화하면서, 환경과 산업의 연계를 중점적으로 추진하는 정책변화가 이루어지고 있다. 이에 따라 유성은 베트남 지방정부와 협력해 폐기물 재활용 및 해결방안을 모색하고 있으며, 매립장에서 발생하는 LFG 가스를 활용한 발전사업을 추진해 전력을 생산·공급하는 SDM 사업으로 확장하고 있다.
이를 위해 가스 포집을 위한 기반시설을 구축했으며, 폐기물을 SRF 연료로 전환해 에너지원으로 활용하는 자체기술을 적용할 수 있도록 인허가 협의를 진행하고, KBEC VINA 현지사업장의 허가변경을 위한 F/S 사업을 완료했다.
올해 유성은 고등기술연구원과 협력해 베트남 현지에 설치한 고효율 연소 플랜트의 시운전에 집중할 계획이다. 이를 통해 바이오매스 연료의 최적 연소조건을 확립하고, 향후 바이오매스 연소 플랜트 기술 적용을 위한 기술과 노하우를 정립할 예정이다.
현재 고등기술연구원은 바가스 연료의 특성을 높이기 위한 건조 및 반탄화 연구를 수행 중이며, 유성은 반탄화된 바가스 연료를 자사의 고효율 연소 시스템을 활용해 에너지를 회수할 수 있는 최적 연소조건을 도출하는 연구를 진행하고 있다. 이 과정에서 한국에서의 기초연구 및 설계를 마치고, 현지에서 설비 제작을 완료했으며, 현재 고등기술연구원과 함께 플랜트 시운전을 앞두고 있다.
이와 함께 유성은 고등기술연구원의 디지털 트윈 기술과 플랜트 운영 모사 기술을 연계해, 베트남 현지에서 발생하는 상황을 국내에서 실시간 모니터링하고, 운영 관리상의 문제점을 사전에 파악해 대안을 제시할 수 있는 시스템을 개발하고 있다. 이를 바탕으로 베트남 시장에 YEES 연소기술을 접목하고 레퍼런스를 확보한 후, 이를 바탕으로 산업단지 및 중소규모 도시 내에서 ZERO emission 기술을 확산해 수출시장을 확대하겠다는 전략이다.
성 연구소장은 “국내 플랜트 운영 기술은 현지 교육수준 및 기술 고도화 이전까지는 단계적인 교육과 노하우 전수, 안정화 과정이 필요하다”며 “유성이 보유한 자동화 운전기술과 디지털 트윈 설비관리 기술을 활용하면 선진기술이 현지에 빠르게 정착하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 전했다.
그는 이어 “실증화 연구사업은 실제 사업으로 연계하기 위한 프로젝트이며, 특히 해외 프로젝트는 현지 체류를 통한 연구가 필수적이기 때문에 국내 연구 과제보다 더 많은 사업비와 지원이 필요하다”며 “장기간 수행 중인 연구 과제의 안정적인 진행을 위해 연구사업비를 보장하는 등의 조치가 이루어진다면, 참여 기업들이 장기적인 계획을 세우고 사업을 추진할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.