쓰레기와 함께 먹고 자는 베트남 엔지니어, 세계 최초 무배출 폐기물 처리 시스템 개발

(단트리) - 베트남 사람들이 개발한 "3무" 폐기물 처리 기술: 불소각, 매립, 배출 없음은 폐기물을... 검은 황금으로 바꿀 수 있습니다.

박장성 (구) 옌둥구의 쓰레기 수거 구역은 수만 톤의 남은 쓰레기로 범람하여 심하게 오염되었고, 악취가 심했으며, 마치 부러진 벌집처럼 파리가 들끓었습니다.

이제 그 장면은 사라졌습니다.

그 대신, 그곳은 연기도 없고 소리도 없는 공장일 뿐이며, 그 안에서 쓰레기를 "검은 금"으로 바꾸는 순환이 일어나고 있다고 생각하는 사람은 거의 없습니다.

폐기물은 컨베이어를 통해 열화학 타워의 최상단으로 운반됩니다.

이러한 변화는 베트남 엔지니어 그룹이 연구, 설계, 구축한 "3무(無)" 폐기물 처리 시스템(소각, 매립, 배출 없음)을 6개월 이상 운영한 끝에 이루어졌습니다. 이는 베트남 최초의 무배출 폐기물 처리 시스템이기도 합니다.

이 시스템의 핵심은 가변압 촉매 열분해 기술입니다. 다이옥신이나 퓨란과 같은 많은 유독 가스를 배출하는 기존 소각로처럼 950 ^° C 이상의 고온에서 폐기물을 소각하는 대신, 이 기술은 산소가 없는 혐기성 환경에서 훨씬 낮은 온도(280~320°C)를 사용하여 폐기물의 결합을 "분해"하여 폐기물이 연소되지 않고 천천히 분해되도록 합니다.

이 시스템의 핵심은 가변압 촉매분해 기술입니다.

불에 타지 않기 때문에 연기, 미세먼지, 유독가스가 발생하지 않습니다. 또한, 이는 발생원에서 폐기물을 분리할 필요가 없는 처리 기술로, 베트남 생활 폐기물의 90% 이상이 여전히 혼합 폐기물인 상황에서 중요한 돌파구가 될 것입니다.

매일 하나의 시스템에서 60~160톤의 폐기물을 처리할 수 있는데, 이는 매립지를 건설할 필요 없이 공동체 클러스터나 소규모 도시 지역에 서비스를 제공하기에 충분한 양입니다.

폐기물 처리 주기는 6개의 폐쇄된 운영 구역으로 구분됩니다.

1. 접수 및 전처리: 투입된 폐기물에서 불활성 물질을 제거하고 수분을 균형 있게 조절합니다.

2. 가변 압력 촉매 열 소화로: 여기에서 폐기물은 촉매와 결합된 혐기성 열 반응에 투입됩니다.

3. 바이오가스 및 바이오오일 회수 및 처리: 합성가스와 바이오오일은 여과, 분리, 정제 과정을 거칩니다. 가스와 오일은 화석 연료를 사용하지 않고 반응기로 재가열됩니다.

4. 바이오차 회수 및 냉각: 반응 후 폐기물은 바이오차를 형성하며, 안전성과 품질을 보장하기 위해 밀폐된 용기에서 냉각됩니다.

5. 응축수 처리: 반응 과정에서 깨끗한 물을 분리하여 재사용합니다.

6. 모니터링 제어 클러스터: 전체 시스템을 자동화하고 실시간으로 제어합니다.

특별한 점은 폐기물에서 생성된 에너지는 원자로의 열을 유지하는 데 재활용되고, 잉여가 있을 때는 다른 분야에 판매될 수 있다는 것입니다.

폐기물 처리 시스템 운영자.

청정 가스(합성가스)는 처리로 자체의 열을 유지하는 데 사용됩니다. 바이오 오일은 보일러에 공급되거나 산업 현장에서 사용될 수 있습니다. 바이오 숯은 토양을 연소하고 개량하는 연료로 사용됩니다. 깨끗한 물은 시스템 운영에 필요한 기준을 충족하기 위해 회수됩니다.

모든 생산 제품은 베트남 과학기술원(Vietnam Academy of Science and Technology) 산하 에너지 환경 과학기술연구소에서 독립적으로 테스트를 거칩니다. 테스트 결과, 모든 제품이 산업 기준을 충족하며 환경이나 인체에 무해한 것으로 나타났습니다.

유연한 모듈형 구조 덕분에 이 기술은 상류 폐기물 분류 시스템 없이도 산악 지역부터 도시 지역까지 모든 지역이나 도시에 적용 가능합니다. 각 모듈은 독립적으로 작동할 수 있고, 유지 관리가 용이하며, 공간과 처리 비용을 절감합니다.

지역 전체를 오염시키는 쓰레기 매립지 산에 대한 우려

이런 진보된 폐기물 처리 시스템을 갖추기 위해서는 다양한 전공을 가진 베트남 엔지니어 그룹이 폐기물을 "먹고 자는" 오랜 시간이 필요하지만, 국가의 환경 문제에 대한 관심은 동일합니다.

폐기물 처리는 어려운 문제이다.

무공해 폐기물 처리 시스템 연구팀의 일원인 엔지니어 팜 꾸옥 헝은 10년 전 남북으로 출장을 갔던 일을 회상하며, 그 일이 팀이 폐기물 처리 연구에 뛰어들게 된 계기가 되었다고 말했습니다.

"어디를 가든 매립지가 산처럼 쌓여 오염되어 있었습니다. 남선( 하노이 )에 갔다가 딘부(하이퐁)에 갔는데 어디든 쓰레기가 너무 많았습니다. 당시 뉴스에서는 악취를 참지 못해 사람들이 차량을 막기 위해 천막을 쳤다는 기사를 어렵지 않게 볼 수 있었습니다."라고 엔지니어 훙은 회상했습니다.

이 그룹은 명확한 목표를 가지고 폐기물 처리 분야에 접근했습니다. 근본적인 해결책이 있어야 한다는 것이었습니다.

연구 과정에서 그들은 쓰레기가 단순한 폐기물이 아니라 연료의 한 형태라는 것을 깨달았습니다. 일부 생활 쓰레기는 꽝닌성의 석탄 가루와 동일한 에너지를 가지고 있으며, 3,800~4,200kcal/kg에 달합니다.

"우리는 쓰레기가 단순한 환경 문제가 아니라는 것을 깨달았습니다. 쓰레기는 에너지이고, 기회이기도 합니다. 쓰레기를 철저히 처리한다면 베트남은 오염 문제를 해결할 뿐만 아니라 에너지 문제도 해결할 수 있을 것입니다."라고 엔지니어 헝은 분석했습니다.

10억 달러 수입 시스템, 베트남 쓰레기로 '무력'

각기 다른 전문 분야를 가진 4명의 위원으로 구성된 "과학 위원회"가 설립되었습니다. 설계 - 자동화, 장비, 기술, 석유화학 - 에너지 분야에서 해결책을 찾기 위한 위원회가 구성되었습니다.

엔지니어 헝에 따르면, 베트남 폐기물 처리의 가장 큰 어려움은 기술 자체뿐만 아니라, 베트남의 실제 폐기물 처리 환경에 적합한 기술이어야 한다는 것입니다. 선진국들은 폐기물을 발생원에서 분리하는 시스템을 갖추고 있어, 폐기물을 깨끗하고 균일하며 처리하기 쉽게 만들고 있습니다.

베트남에서는 생활 쓰레기가 음식물, 나일론 봉지, 벽돌, 건설 폐기물, 심지어 유해 폐기물까지 온갖 폐기물로 뒤섞여 있습니다. 발열량이 낮고 습도가 높으며 불순물이 많아 용광로에서 막힘과 극심한 반응을 일으키기 쉽습니다. 외국 기술을 직접 적용하면 효율적인 운영이 어려워 용광로 막힘이 자주 발생합니다.

다음 질문: 쓰레기를 어떻게 처리하나요?

미국의 플라즈마, 독일의 유동층 연소, 일본의 고온 처리 등 전 세계의 여러 모델을 참고하며 엔지니어들은 현대 기술에 압도당했습니다. 하지만 그들은 이러한 기술에 대한 투자가 너무 비싸고, 처리 비용은 훨씬 더 비싸다는 사실을 곧 깨달았습니다.

해당 팀은 미국 모듈을 테스트에 사용했습니다.

미국의 폐기물 처리 비용은 톤당 최대 100달러까지 들 수 있습니다. 반면 베트남의 평균 폐기물 처리 비용은 보통 톤당 15~20달러에 불과합니다. 외국 장비를 사용한다면 운영비만으로도 사업 초기부터 어려움을 겪을 수 있습니다.

"분류되지 않은 폐기물 문제를 해결할 수 없고 국내에서 비용을 감당할 수 없다면 모든 해결책은 단지 서류상으로만 남게 될 것"이라고 엔지니어 헝은 분석했습니다.

연구 과정을 통해 이 그룹은 자체적인 폐기물 처리 모듈 시제품을 개발했습니다. 하지만 "스스로 발명"할 수 있는 능력을 믿지 않았기에, 미국 기술을 활용한 모듈 개발에 수십억 동(약 1조 2천억 원)을 투자하여 병행 시험을 진행했습니다. 사실, 초기에는 대부분의 자원과 기대가 이 외국 기술에 집중되어 있었습니다.

"우리는 외국이 더 발전했고, 확실히 더 낫다고 생각했기 때문에 미국 기술을 우선시했습니다. 당시에는 우리 자신을 믿지 못했고, 베트남 정보력도 믿지 못했습니다. 하지만 현실을 직시하고 나니 미국 기술은 현대적이고 훌륭하지만 베트남 폐기물에는 적합하지 않다는 것을 깨달았습니다."라고 엔지니어 헝은 말했습니다.

이 시스템은 2024년 말부터 옌중(구)에서 폐기물 처리를 시범적으로 실시하기 위해 도입되었지만, 불과 몇 개월 만에 지역 폐기물은 복잡성과 "어려움"을 금세 드러냈습니다.

분류가 안 되고, 습도가 높고, 불순물이 많고, 발열량이 낮습니다. 기계가 계속 막히고, 용광로 내 반응이 불안정합니다.

"베트남 국민들이 해결해야 할 문제들이 있다는 것을 우리는 알고 있습니다. 베트남 국민들이 베트남 국민을 위한 해결책을 연구하도록 하세요."라고 엔지니어 헝은 말했습니다.

쓰레기와 함께 먹고 자며 연구하고, 볼트 하나하나에 대해 논의합니다.

거의 모든 자원을 투입한 계획 A가 실패하자 연구팀은 그들의 아이디어를 "다시 시작하기"로 결정했습니다.

무배출 폐기물 처리 시스템의 3D 모델.

기술 연구팀 책임자인 엔지니어 부이 꾸옥 둥은 연구원들이 매립지의 임시 숙소에서 식사하고 잠을 자며 연구하고 토론하고 실험했던 수개월간의 기간을 생생하게 기억합니다.

처음 이곳에 도착했을 때는 쓰레기가 7~8미터 높이로 쌓여 있었고, 침출수는 검게 변해 있었고, 파리가 온 동네에 들끓었습니다. 전반적으로 정말 끔찍했죠. 그때는 아침으로 찹쌀밥을 먹었는데, 앉아서 먹을 수가 없었어요. 파리가 붙지 않도록 걸으면서 먹어야 했죠.

엔지니어 부이 꾸옥 둥 - 기술 연구팀 책임자.

하지만 그룹 전체가 점진적으로 개조하고, 노동자들과 함께 살고, 식사하는 데 모든 노력을 기울이기로 결심했습니다."라고 엔지니어 둥은 말했습니다.

연구팀은 폐기물 처리 시스템을 개선하고 완성하기 위해 많은 큰 문제에 직면해 있습니다.

가장 어려운 문제는 혼합 폐기물을 어떻게 처리할 것인가입니다. 이는 베트남에서 많은 비소각 폐기물 처리 기술이 적용되었으나 실패로 끝난 가장 큰 이유입니다.

연구팀이 개발한 시스템은 열 환경, 줄여서 열화학(thermochemistry)이라 불리는 열적 환경을 이용하여 폐기물을 변환하는 기술입니다. 핵심은 열적 환경에서 화학 반응을 이용하여 폐기물 내 유기 결합을 분해하는 것입니다. 폐기물 덩어리에는 복잡한 구성 요소가 많고, 그중 일부는 분리하기가 매우 어렵기 때문에 최대한 분해될 수 있는 반응 조건을 조성하는 것이 필수적입니다.

목표는 고체 - 액체 - 기체의 세 가지 뚜렷한 상태를 만드는 것입니다. 고체는 석탄, 액체는 석유, 기체는 기체입니다. 이를 위해 시스템은 여러 연속적인 처리 단계를 거치는 엄격한 순환 과정을 거쳐야 합니다.

첫째, 폐기물을 반응기에 넣는 방법입니다. 폐기물이 반응기에 들어가면 가스, 증기, 석유, 석탄 등 여러 가지 생성물이 생성됩니다. 연구팀은 이 네 가지 물질을 모두 처리하여 인간의 삶에 도움이 되는 유용한 생성물을 만들어내는 방법을 찾아야 합니다.

연구 과정은 각각의 큰 문제를 "분류"하는 것으로 시작됩니다.

그들은 구체적인 문제를 다음과 같이 나누었습니다. 투입 폐기물을 미리 선택하는 방법, 습도를 조절하는 방법, 열과 부식을 견딜 수 있는 재료, 용광로에서 공기와 오일이 흐르는 방식, 고체는 어디로 가는지, 액체와 기체는 어디로 빠져나가는지, 기밀을 유지하고 유지 관리를 쉽게 하는 방법...

각 질문은 화학, 기계, 유압, 재료, 에너지, 열역학, 자동화 등과 관련된 많은 작은 부분으로 나뉩니다.

생성된 제품은 처리 시스템의 연료로 재활용됩니다.

이 그룹은 학생 시절부터 연구를 시작하여 문서를 찾고, 처음 손으로 그린 ​​스케치를 다시 그리고, 반응실의 모든 세부 사항을 시뮬레이션하고, 가스, 석탄, 물, 석유의 경로를 다시 설계했습니다.

제기된 모든 쟁점은 철저히 논의됩니다. 새로운 아이디어를 가진 사람들은 자신의 견해를 옹호해야 하며, 다른 사람들은 끝까지 의문을 제기할 권리가 있습니다. 몇 주 동안 논의되었지만 결국 실현 가능성이 없다는 이유로 거부되는 안건들도 있습니다.

"눈을 뜨자마자 회의를 하던 시절이 있었습니다. 볼트, 개스킷, 씰, 매끄러움, 용광로의 경사 등 모든 세부 사항에 대한 최적의 해결책을 찾기 위해 끊임없이 서로 논의했습니다."라고 엔지니어 덩은 말했습니다.

이 전문가는 이를 "수백 가지 혁신이 결합된 기계"라고 부르는데, 이는 수많은 기술적 문제와 삶의 경험을 바탕으로 형성되었습니다.

대표적인 예가 합성가스 처리 문제입니다. 폐기물에서 생산되는 가스는 상업용 가스와 다른 특성을 가지고 있습니다. 시중에는 이 가스를 연소시킬 수 있는 스토브가 없기 때문에, 적절한 가스 혼합물을 찾기 위해 수백 개의 노즐을 시험해 보아야 했습니다. 바이오 오일과 마찬가지로, 연구팀은 연기 발생을 줄이고 에너지를 극대화하기 위해 자체적으로 용광로를 설계해야 했습니다.

일반적인 베트남 가정 폐기물은 산, 생선 소스, 소금, 그리고 생활 폐수를 포함하고 있어 일반 폐기물보다 장비를 더 빨리 부식시킵니다. 연구팀은 내열성 방식 페인트를 사용하고 여러 겹의 소재를 결합하여 수명을 연장합니다.

폐쇄된 용광로에서 석탄을 꺼내는 것처럼 겉보기에 간단해 보이는 문제들이 어려운 문제로 변하여 거의 결국 해결되는 경우가 있습니다. 약 섭씨 300도의 온도 환경에서는 어떤 종류의 개스킷도 장기간 사용하기에 적합하지 않기 때문입니다.

"원칙적으로 용광로는 밀폐되어야 합니다. 액체나 기체 상태의 물질은 쉽게 꺼낼 수 있지만, 밀폐된 용광로에서 고체 물질을 꺼내는 것은 쉽지 않습니다. 시스템은 추진력이 있어야 하고, 막힘 방지 기능이 있어야 하며, 매끄러워야 하며, 마지막으로 개폐 시 밀폐되어야 합니다. 이곳은 열 영역이기 때문에 어떤 개스킷이나 씰도 이러한 고온을 견뎌내고 내구성을 유지할 수 없습니다."라고 엔지니어 둥은 분석했습니다.

이 구조는 석탄을 꺼내기 위한 황마 총에서 영감을 받았습니다.

일주일 동안 고민한 끝에, 이 엔지니어는 어린 시절 황마 공을 쏘던 총에서 해결책을 찾아냈습니다. 이런 종류의 총은 발사하려면 완전히 밀봉되어야 했습니다. 그는 어린 시절 장난감에 쓰이던 대나무 막대 대신 유압 피스톤 시스템을 사용한 이 총을 "숯총의 혁신"이라고 불렀습니다.

테스트 과정 동안 팀은 가스, 석탄, 물, 석유 등 생산 제품의 샘플을 화학 연구소와 환경-에너지 연구소로 지속적으로 가져와서 테스트해야 했습니다.

석탄만 해도 열 번 이상, 가스는 수십 번, 폐수는 수백 가지 지표를 측정했습니다. 매번 시험이 실패할 때마다 전체 팀이 다시 돌아가 조정 작업을 해야 했습니다.

"검사 기록이 산더미처럼 쌓여 있습니다. 목표 하나를 달성하면 다른 하나는 달성하지 못하죠. 다시 만나서 이론적인 조정을 한 다음, 실험을 하고, 다시 테스트로 돌아가야 합니다." 엔지니어 덩이 말했다. "그런 루프가 몇 번이나 있었는지 셀 수도 없습니다."

4개의 출력 제품이 모두 그룹 표준을 충족하면 테스트가 종료됩니다.

쓰레기가 자원일 때

현재까지 팀은 40~60톤, 60~80톤, 100~120톤/일의 세 가지 용량 모듈을 완성했습니다. 가장 큰 모듈 하나만 연결해도 1,000톤 처리 시스템을 구축할 수 있습니다.

공장은 일정 기간 운영 후 가정 및 산업 고형 폐기물을 120~150톤/일 처리 용량의 안정적인 운영 에너지로 전환합니다.

한때 불가능하다고 여겨졌던 무연, 무폐수, 무취, 무재의 쓰레기 공장이 이제 현실이 되었습니다.

"우리는 각 자치구 또는 자치구 클러스터의 폐기물 발생지에서 처리하는 모델을 구축하여 폐기물을 멀리 운반하지 않고도 비용을 절감하고 환경을 보호하는 것을 목표로 합니다.

"만약 우리가 하루에 500~600톤을 대규모 공장에 집중시킨다면, 어떤 지방에서는 쓰레기를 거의 100km나 운반해야 할 것이고, 산간 지역에서는 더욱 어려울 것입니다. 때로는 운반 비용이 공장의 폐기물 처리 비용보다 더 높을 수도 있습니다."라고 엔지니어 헝은 분석했습니다.

연구팀은 이 기술이 가정 및 산업 폐기물에만 국한되지 않고 아프리카 돼지열병, 조류 독감 등의 전염병으로 인해 죽은 동물을 처리하기 위해 시스템의 일부에 적용될 수 있다고 밝혔습니다.

대규모 발병 시 각 지역에서는 전통적인 매몰 방식으로 수백 톤의 가축과 가금류를 살처분해야 할 수 있습니다. 이는 생물 자원을 낭비할 뿐만 아니라 토양과 지하수 오염 위험을 초래하며, 생물 안보 위험을 초래하는 사체 불법 투기 상황도 배제할 수 없습니다.

"예전에는 폐기물 처리라고 하면 태우거나 매립하는 것만 생각했죠. 하지만 이제 폐기물은 더 이상 버려지는 것이 아니라 경제적 가치를 창출하는 자원이 되었습니다." 엔지니어 팜 꾸옥 훙은 운영 라인을 바라보며 자랑스럽게 말했습니다.

사진: 민 낫, 바오 응옥

비디오: 도안 투이

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/an-ngu-voi-rac-ky-su-viet-tao-he-thong-xu-ly-rac-khong-phat-thai-dau-tien-20250805152731296.htm