지질자원연구원, 젖은 커피찌거기 무연탄급 고급연료 전환 기술 개발

커피 찌꺼기 활용 화염 플라즈마 열분해 과정.  (사진=지질연 제공)

한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 권이균) 자원활용연구본부 박태준 박사 연구팀은 ㈜갓테크와 공동으로 수분 약 55%를 함유한 젖은 커피찌꺼기를 별도의 건조나 탈지(기름 제거) 과정 없이 단 90초 만에 고품위 바이오차(biochar)로 전환하는 '화염 플라즈마 열분해(Flame Plasma Pyrolysis, FPP)' 기술을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 LPG(액화석유가스)와 압축공기를 연소시켜 약 800~900℃의 대기압 화염 플라즈마를 생성하고, 이를 이용해 고수분 바이오매스를 직접 처리하는 방식이다. 기존 열분해 공정에서는 수분 제거를 위한 사전 건조가 필수적이지만, 이 기술은 이러한 전처리 과정을 완전히 생략할 수 있다는 점에서 차별성을 지닌다. 플라즈마의 초고온 에너지로 인해 내부 수분이 순간적으로 기화하면서 입자 내부 압력이 급격히 상승하고, 그 결과 '팝콘 효과(popcorn effect)'라 불리는 미세 폭발 현상이 발생하는데, 이 과정에서 수분은 단순히 제거 대상에 그치지 않고, 탄화 반응을 촉진하는 수증기 활성화제로 작용하여 다공성 구조 형성과 반응 속도 향상에 기여하게 된다.

연구팀이 최적 조건인 90초 처리 조건에서 수행한 실험 결과, 발열량에서 일반 무연탄과 유사한 고품위 고체연료 특성을 나타냈다. 황 성분은 완전히 제거되어 연소 시 황산화물(SOx)이 발생하지 않는 친환경적 특성을 보였다. 연기나 타르 등 2차 오염물질의 발생도 거의 나타나지 않았다.

박태준 박사는 "이번에 개발한 기술은 폐기물을 단순 처리 대상이 아닌 고부가가치 에너지 자원으로 전환하는 새로운 기술적 패러다임을 제시한 것"이라고 밝혔다.
임병안 기자