[가스신문 = 한상원 기자] 매일 단독주택과 아파트단지에서 나오는 쓰레기를 살펴보면 아파트단지는 재활용품을 아파트별 주민들이 직접 분리 배출하고 배출한 품목 중 직접판매하는 항목(철, 캔 등)을 제외하고 재활용품 수거업체에서 혼합수거하여 재활용 선별장으로 보내진다. 단독주택은 재활이 가능한 품목(종량제봉투 외 품목)을 일반봉투에 모아서 배출하면 재활용품 수거업체에서 수거하여 재활용 선별장으로 보내진다. 이렇게 재활용 선별장으로 반입된 재활용품은 파봉기 등 선별기기를 통해 종류별(캔, 병, PP, PE 등)로 자동 선별 후 재활용 가능한 품목별로 처리된다.
그러나 재활용품을 처리하는 과정 속 환영받지 못하는 재활용품이 있다. 바로 폐비닐이다. 주로 포장재로 쓰이다보니 이물질이 묻어 있는 경우가 대부분이며 재활용이 가능하려면 세척하고 말리는 과정이 필요하지만 비용이 많이 들어간다.
하지만 폐비닐을 수거해 불편한 사항들에 대해 해결만 가능하다면 충분히 자원화가 가능하다. 지자체와 정부의 지원이 필요한 부분이다. 그렇다면 미운 털 박힌 폐비닐이 열분해를 통한 자원화가 되어 신재생에너지인 수소를 생산한다면 이 판세를 뒤집을 수 있을까. 열분해 기술을 통해 수소경제에 긍정적 영향을 끼칠 수 있는 기업 ‘리보테크’를 탐방했다
(주)리보테크는 폐플라스틱 원료를 기반으로 열분해유, 열분해가스, 차르를 전문으로 생산하는 업체로 국내에서 유일하게 연속식 열분해 기술을 보유하고 있다. 열분해 시설을 설치하고 준공한지는 10여 년이 지났지만 정상적인 가동이 되지 못했고 중지된 상태에서 리보테크의 본격적인 시작은 2018년 6월 인수 이후다. 전체 열분해 시설을 재배치하고 전 공정을 개선했다. 그 과정에서 자동화를 실행했고, 현재 리보테크가 자랑하는 주 5일 24시간 연속 상업운전을 실시할 수 있게 되었다. 24시간 연속 상업운전 시 생활계 비닐류를 기준으로 하루 8~15톤을 처리할 수 있다. 2021년에는 이 기술을 바탕으로 약 1년 간 두산중공업과 폐플라스틱별 열분해 시험과 수소생산관련 협업을 실시했다. 열분해 시 생산되는 가스의 개질을 통해 수소 생산에 성공하며 기술력을 입증했다. 최근에는 열분해가스를 활용한 수소생산과 관련해 제이엔케이히터와 MOU를 체결하면서 본격적인 수소경제를 위한 발걸음을 뗐다.
독보적인 기술력과 친환경성 주목
리보테크가 가지고 있는 열분해 기술은 폐기물을 산소 결핍 상태에서 간접가열을 통해 내부의 유기물질을 물리·화학적으로 분해시키는 것이다. 열분해 후 발생되는 유증기를 냉각하여 기름과 가스를 생산하며, 기름은 판매하고 가스는 열분해 가열 연료로 사용하고 있으며 사용하고 남은(생산량의 약 60%) 잉여 가스는 가스엔진발전 및 수소생산으로 재사용할 수 있다. 리보테크의 저온 열분해기술은 소각설비와는 다르게 폐비닐류를 처리하는 과정에는 배출가스가 없으며 간접가열에 따른 극소량의 배출가스만 발생하는 친환경 기술이다.
연속식 열분해 생산물은 약 80% 이상이 에너지 및 원료로 재활용된다. 열분해가스는 50~55%, 열분해유는 35~40%, 차르(Char)는 10% 정도 나온다. 열분해유는 플라스틱 원료와 정제유·재생유와 화학적 재활용 원료로 사용되며, 차(Char) 또한 발열량(3,600~5000kcal/kg)이 높아 시멘트·제철소 등의 연료로 사용할 수 있도록 준비 중이다.
열분해 방식은 회분식과 연속식이 존재한다. 리보테크를 제외한 대다수의 기업들은 회분식 방식을 적용하고 있다. 리보테크의 연속식 열분해 방식의 장점을 알아보기 위해 두가지 방식을 비교했다.
현재 우리나라는 폐자원 및 재활용품의 매립과 소각으로 인한 환경오염 문제가 심각하다. 특히 2025년부터는 수도권 직매립 금지와 2030년에는 전국 직매립이 금지된다. 또, 2019년 기준 9백만 톤이 소각되어 이산화탄소 배출량이 어마어마하다. 열분해 기술이 주목받고 있는 이유는 전세계적으로 폐플라스틱과 폐합성수지류와 같은 폐기물의 처리에 어려움을 겪고 있고, 현정부에서도 그린뉴딜 정책을 포함해 폐플라스틱의 재활용 측면에 관심을 가지고 있기 때문이다. 리보테크의 연속식 열분해 기술을 통해 친환경적 수소경제를 꿈꿀 수 있다.
체계적인 열분해 설비로 수소생산
리보테크의 열분해 설비는 원료투입, 열분해, 열교환, 가스 및 오일 냉각과 저장설비로 구성됐다. 외부 공기의 유입을 방지하도록 밀폐 구조로 설계됐다. 먼저 폐플라스틱을 투입호퍼에 투입하고 이송하면 압축 스크류를 통해 연료 중의 공기를 제거한다. 바로 옆은 상황실이 배치되어 있다. 원료를 투입한 후 본격적으로 열분해를 시작한다. 무산소로 300~400℃까지 가열한다. 건조된 원료가 오일·가스화 단계에서 가스화 단계로 도달한 뒤 Char 단계로 진행한다. 유증기를 이송하는 배관도 볼 수 있다. 열분해 과정을 마친 잔여물을 배출 컨베이어를 이용해 연속배출한다. 내부로의 공기 유입을 막기 위해 밀폐 구조로 구성됐다.
열분해 과정에서 발생된 유증기를 열교환하여 가스와 오일로 분리하는 설비로 분자량이 작은 가스 등 불응축성 혼합가스는 가스저장탱크로 가고, 오일 성분은 응축하여 오일 저장탱크로 이송 보관 후 판매한다.
“자원 재생화 통해 경제성 높은 수소제조”
국내 유일 24시간 연속식 열분해
수소터빈 발전 위해 협업 추진 중
“2007년 시설이 준공된 후 정지상태였던 리보테크를 제가 2018년 6월에 인수했습니다. 전체 시설을 재배치하고 전 공정을 개선하여 설치했습니다. 특허등록은 6건, 출원은 8건, 전 공정 자동화 등의 과정을 거쳐 2019년 12월 24시간 연속운전을 성공시켰습니다. 자연스럽게 리보테크의 기술력은 인정받았고 2021년 5월부터 2022년 3월까지 두산중공업과 협업하여 폐플라스틱 종류별 열분해 실험과 열분해가스 개질을 통한 수소생산 실험에 성공했습니다.”
리보테크의 전옥연 대표는 가동되지 않았던 시설들을 복구해 하나의 기업을 만들었다. 국내에서 유일하게 연속식 열분해 시설 중 24시간 운영되고 있는 리보테크는 국내 자체기술로 설계, 운영, 유지 보수를 실시했다. 최근 지난해 6월에는 열분해 가스를 활용한 수소생산을 목표로 하는 제이엔케이히터와 MOU를 체결했다.
“수소터빈 발전을 위해서 한국남동발전, 서부발전, 동서발전과 협업을 추진하고 있습니다. 또한 열분해 시설 증설 및 가스엔진발전 증설도 추진 중입니다.”
아직 목이 마른 전 대표는 발전사들과 함께 협업을 추진하고 있으며 시설에 대한 증설도 계획 중이다. 특히 한국 동서발전과는 지자체 생활 폐기물 열분해 및 수소생산에 대한 협업도 추진 중이다.
“재활용 쓰레기 중 전처리를 통해 비닐류가 선별됩니다. 이것을 파쇄한 후 반입해 연속식 열분해기에 연속으로 투입하고 간접가열을 실시하면 비닐이 열분해되어 투입량의 90% 정도가 유증기 상태로 만들어집니다. 이후 냉각과정을 통해 1차 오일과 2차 합성가스가 생산되는데, 이 합성가스를 개질하게 된다면 수소를 생산할 수 있습니다.”
전 대표는 처리가 어려운 소각이나 매립을 통해서가 아닌 연속식 열분해 기술을 통해 다량의 합성가스 생산이 가능한 효과를 기대했다. 그 결과 회분식 열분해 기술에 비해서도 수소생산과 수소발전 등을 할 수 있다고 입증되어 향후 수소경제에 많은 기여를 할 수 있다고 확신했다.
“모든 인력이 한국인이며 기술 또한 국산 기술로 전 직원이 연속식 열분해 시설의 전체 공정(EPC&OEM)을 관리하면서 장기간 상업운전을 실시한 실적을 보유하고 있습니다. 이것은 리보테크만의 강점입니다.”
리보테크의 강점으로 전 대표는 ‘소통’을 강조했다. 소통을 바탕으로 높은 기술력과 실적을 보유하게 되었다고 말하는 그는 앞으로의 회사 미래에도 중요한 요소로 작용할 것이라고 말했다.
“인간의 삶 속에서 발생하는 폐플라스틱류를 연속식 열분해를 통해 자원화를 실시하며 탄소 제로화와 RE-100을 실천하며 경제성이 뛰어난 양질의 수소를 공급하는데 꼭 필요한 기업이 되겠습니다.”
일상생활에서 나오는 쓰레기가 자원화가 되어 미래 수소경제를 발전시킬 수 있다는 것에 큰 의미를 두는 전 대표는 리보테크의 기술이 넓은 세상으로 뻗어나가길 기대한다.