부존자원 에너지 진단 알고리즘 및 장치 개발
"부존자원 에너지 진단 알고리즘 및 장치 개발은 녹색 성장의 숨은 진주이다"
[연구진 인터뷰]
● 부존자원의 에너지 진단 알고리즘이라는 용어 자체가 어려운 것 같다. 연구에 대해 소개한다면?
‘부존자원 에너지 진단 알고리즘 및 장치개발’ 연구는 산업단지 부존자원의 최적 활용을 위한 진단 소프트웨어와 실증적인 평가를 할 수 있는 시뮬레이터 장치 개발에 관한 것이다. 즉, 산업단지의 에너지 부존자원을 활용하여 공급자와 수요자를 고려한 ‘수요자 맞춤형 에너지 수급전략’을 수립할 수 있는 장치로 부존자원의 열적분해과정과 그에 따른 오염물질의 배출특성을 평가하여 자원화 시설의 설계 및 운영기술을 향상시킬 수 있다.
● 우리나라가 보유한 부존자원이 적어 발전가능성이 매우 큰 연구일 것 같은데?
좁은 국토와 적은 부존자원에도 불구하고 국외 선진국에 비해 이 분야에 대한 연구와 개발이 미흡했던게 사실이다. 하지만 우리나라 신재생에너지 보급량의 70% 이상이 폐기물로부터 생산되고 있어 부존자원인 산업단지 폐기물을 체계적으로 활용한다면 산업단지의 환경문제를 해결함은 물론 에너지 이용효율을 높일 수 있다. 특히 이번 연구와 함께 개발된 부존자원 에너지화 시스템을 국내의 모든 산업단지에 적용한다면, 산업단지의 환경은 크게 개선되고 기업체의 경쟁력도 향상될 것으로 예상된다. 또한, 건설 플랜트 엔지니어링을 통한 산업 단지의 에너지 인프라의 혁신은 산업분야의 기후변화대응 전략으로 자리매김
할 뿐만 아니라, 기존 산업단지를 지역의 녹색성장 거점으로 발전시키는 촉매제가 될 것으로 판단된다.
● 이제 시작되는 기초연구인 만큼 앞으로 발전가능성이 무궁무진하여 기대가 클 것 같다.
이번 연구의 최종 과제는 일 20톤 급 부존자원 에너지화 파일롯 시설을 건설, 운영하는 것이다. 파일롯 시설이 성공적으로 마무리되면, 지역 특색을 반영한 에너지화 플랜트 사업을 영남권에서 전국으로 확산시켜 산업단지의 녹색성장 기반시설 전환에 핵심적으로 활용될 예정이다. 부존자원의 진단 알고리즘과 재생연료의 평가 장치는 우리나라 산업단지의 부산물 활용 에너지 기반시설 혁신에 그대로 이용할 수 있어, 에너지 플랜트 사업을 활성화시키면서 국가적으로도 산업 분야의 기후변화 대응전략을 추진하는데 크게 기여할 것으로 예상한다. 또한 국내에만 머무르지 않고 동남아 등 타국으로 부존자원 복합에너지화 시스템을 수출함으로써 우리나라의 건설 엔지니어링 플랜트 사업 위상을 드높일 것이다.
우리나라는 자원이 부족하기 때문에 인재를 키워야 한다는 이야기는 어린 시절부터 익숙하게 듣던 말이다. 그러나 자원을 어떻게 활용하느냐에 대해서는 그다지 관심이 많지 않았다. 하지만, 자원 및 에너지 고갈과 기후변화 등이 현실화가 되고 부존자원이 부족한 우리나라가 향후 60년의 미래 발전전략으로 녹색성장을 채택하면서 자원과 에너지의 효율적인 활용이 새롭게 국가적 아젠다로 떠오르고 있다.
국토가 좁은 우리나라는 제조업을 석유화학, 자동차, 염색업 등과 같이 업종별로 나누고 국가공단, 지방공단, 농공단지와 같이 규모별로 구분하여 집적시키는 산업단지 중심의 경제 개발과 수출 우선 정책을 추진하여 왔다. 산업집적화로 산업단지는 국가 경제의 성장엔진 역할을 하였으나, 자원과 에너지의 대량 사용에 따른 수질, 대기 오염물질과 산업 폐기물의 다량배출로 지역사회와 많은 갈등을 겪어 왔다.
산업단지에서 배출되는 오염물질과 산업폐기물은 자원 또는 에너지로서 가치있는 부존자원이나, 이를 효과적으로 이용하기 위한 노력이 매우 미흡하였던게 사실이다. 그러나 우리나라 신재생에너지 보급량의 70% 이상이 폐기물로부터 생산되는 것으로 알려져 있어, 에너지 자원으로 가치가 있는 부존자원인 산업단지 폐기물을 체계적으로 활용하여 산업단지의 환경문제와 에너지 이용효율을 높일 수 있을 여지는 매우 높다.
지금까지는 우리나라가 이 분야에 대한 연구개발이 미흡하고 기술이 부족하여, 부존자원 활용 기술인 대규모 폐기물 발전 시설은 주로 독일, 일본, 벨기에, 덴마크, 스위스와 같은 외국 기술의 도입에 의존하여 왔다. 특히, 대형 폐기물 에너지화 시설의 핵심 분야는 외국 기술에 종속되어 있고, 국내의 폐기물 소각기술 수준도 외국의 기술을 도입해 건설한 뒤 운영관리하고 있는 실정이며, 직접 새로운 시스템을 개발한 경우는 종소형 소각시설 분야에서 한두 종류에 불과하다. 따라서, 폐기물을 에너지화하는 플랜트 기술에 대한 체계적인 연구가 매우 시급하다고 할 수 있다.
국토의 효율적인 활용을 임무로 하고 있는 국토해양부는 국가 기반시설이 녹색성장의 핵심역할을 하도록 도시 및 산업기반시설의 건설과 운영관리에 자원과 에너지의 효율성 개념을 새롭게 도입하고 있다. 특히, 국가 경제발전의 견인차 역할을 하였던 영남권 산업단지의 산업폐기물 문제의 해결과 에너지 효율성 제고를 통한 산업단지의 경쟁력을 향상시키고자 한국건설교통기술평가원에서는 “산업단지 발생 부존자원의 최적 활용을 위한 적용방안의 개발”를 2008년부터 영남권 지역기술혁신 사업으로 추진하여 왔다.
이 사업은 기초연구와 부존자원 복합활용 시스템(Pilot plant) 개발로 나누어 추진되고 있다. 기초연구에서는 산업단지별 부존자원의 발생량, 처리 실태 조사와 부존자원 데이터베이스 구축, 부존자원 진단 알고리즘 및 장치 개발 연구를 수행하고 있다. 이와 연계한 파일럿 플랜트 연구로는 산업단지에서 종류별, 특성별로 분리배출이 어려운 혼합 및 다상 산업폐기물의 복합처리 시스템과 이 과정에서 발생하는 에너지를 회수하는 복합에너지 플랜트 기술의 설계 및 운영에 관한 연구를 수행하고 있다.
‘부존자원 에너지 진단 알고리즘 및 장치 개발’은 기초연구 성과이지만 우리나라의 산업단지 부존자원 에너지화 기술개발을 위한 핵심 연구라고 할 수 있다. 연료화 진단 알고리즘은 단순한 부존자원의 물리화학적인 특성 중심의 기존 방법을 넘어서 열화학적인 특성과 배출가스 특성, 연료 등급 등을 포괄적으로 분석하는 기술이다. 산업단지에서 생기는 다양한 부존자원의 연료화를 최적화시킬 수 있는 산업단지별 최적 조합을 데이터베이스를 이용하여 찾아내는 소프트웨어가 부존자원 에너지 진단 알고리즘이다. 연료특성 평가 장치는 연료화 진단 알고리즘으로 찾은 부존자원의 최적 조합으로 만든 재생연료를 실제 에너지화시설의 운영조건하에서 오염물질의 배출특성을 평가할 수 있도록 개발한 검증용 시뮬레이터이다. 따라서, 부존자원 진단 알고리즘과 평가 장치를 활용하면 산업단지의 에너지 부존자원을 공급자와 수요자를 고려하여 최적의 맞춤형 에너지 수급전략을 수립할 수 있다.
기후변화와 환경이 국제적 화두가 되고 있는 21세기에 자원과 에너지를 대량으로 사용하는 기존 산업단지로서는 더 이상 지속가능한 발전을 기대하기 어렵다. 부존자원 에너지 진단 알고리즘과 평가장치의 개발은 본 연구의 시범단지인 울산을 포함한 영남권 산업단지에 폐기물 활용 에너지 기반시설을 구축하여, 산업단지를 지역의 녹색성장 기반시설로 전환시키는데 핵심적으로 활용될 예정이다. 부존자원의 진단 알고리즘과 재생연료의 평가 장치는 영남권 이외의 우리나라 다른 지역 산업단지의 부산물 활용 에너지 기반시설 혁신에도 그대로 이용할 수 있어, 에너지 플랜트 사업을 활성화 시키면서, 국가적으로도 산업분야의 기후변화 대응전략을 내실있게 추진하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
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