폐기물을 깨끗한 에너지로 전환: 지속 가능한 농촌 개발을 위한 기술 솔루션

에너지 전환과 탄소 중립 약속 이행이라는 맥락에서, 부이 반 가 교수(다낭 과학기술대학교)가 이끄는 연구진은 "농촌 지역의 생활 및 생산 폐기물을 활용한 소용량 그리드 연결 전력 생산 모듈" 프로젝트를 완료하여 환경 문제를 해결하고 농촌 지역의 청정 에너지 개발 전망을 열어주는 획기적인 성과를 거두었습니다.

연구팀에 따르면, 가정과 생산 현장에서 발생하는 폐기물은 적절하게 처리하면 환경적 부담일 뿐만 아니라 귀중한 자원이 될 수도 있습니다.

현재 재활용 후 대부분의 고형 폐기물은 여전히 ​​매립되어야 하며, 이는 토양 및 수질 오염, 온실가스(CH₄, CO₂) 배출, 그리고 자원 낭비를 유발합니다. 한편, 바이오매스 에너지는 석탄, 석유, 가스에 이어 네 번째로 큰 잠재력을 가진 것으로 평가됩니다. 합성가스 연료로 전환하여 전기를 생산할 경우, 배출되는 CO₂는 나무에 흡수되어 20배 더 강력한 온실가스인 CH₄를 생성하는 대신 탄소 균형에 기여합니다.

태양광-풍력-바이오매스 하이브리드 재생 에너지 시스템의 전반적인 다이어그램입니다.

이 프로젝트의 특징은 태양광, 풍력, 바이오매스, 그리고 친환경 수소 생산 기술을 결합한 하이브리드 재생 에너지 시스템(HRES)에 통합된 폐기물-전기 모듈입니다. 분해가 어려운 폐기물은 RDF 연료 펠릿으로 압축되어 합성가스로 가스화되고, 쉽게 분해되는 유기 폐기물은 바이오가스를 생산합니다. 이 두 가지 가스는 정제 과정을 거친 후, 재생 에너지원을 이용한 물 전기분해로 생산된 수소와 혼합됩니다. 이렇게 혼합된 연료는 개량된 내연 기관에 공급되어 전기를 생산하며, 전력망에 직접 연결할 수 있습니다.

HOMER 소프트웨어 분석 결과, 수소 생산 기능을 갖춘 폐기물 전기화 모듈은 수소 생산 기능을 갖추지 않은 모듈만큼 경제성 이 높으면서도 CO₂ 배출량을 더 많이 줄이는 것으로 나타났습니다. 생산된 수소는 농촌 지역에서 인기 있는 오토바이의 청정 연료로도 사용될 수 있습니다. 특히 수소 연료 전지를 사용하는 오토바이는 배터리 전기 자동차에 비해 온실가스 배출량이 15%에 불과하면서도 빠른 충전 시간과 긴 주행 ​​거리라는 장점을 가지고 있습니다.

연구팀은 바이오매스의 기술적 한계를 극복하기 위해 여러 가지 해결책을 제시했습니다. 폐기물을 RDF 펠릿으로 압축하여 에너지 밀도를 10배 높이고, 산소가 풍부한 공기를 사용하여 합성가스의 발열량을 두 배로 높이고, 벤토나이트와 재생 제올라이트에서 추출한 새로운 H₂S 필터 소재를 적용하여 엔진 수명을 연장했습니다. 또한, 기존의 고정식 엔진을 전자 제어식 이중 노즐 시스템으로 개조하여 합성가스-바이오가스-수소 혼합물을 유연하게 사용할 수 있도록 했습니다.

또 다른 주목할 만한 연구 방향은 수소와 바이오연료의 결합입니다. 수소를 첨가하면 에탄올 함량이 높은 바이오연료의 기술적 문제(부식, 저온 시동 어려움, 주행 거리 감소)가 크게 개선되어 향후 E10, E20의 비중을 확대하는 로드맵을 뒷받침합니다.

연구 결과는 광범위한 응용 가능성을 열어줍니다. 가정과 협동조합에 서비스를 제공하는 소규모 전기 생산 모듈에서 농촌 지역 사회를 위한 녹색 수소 생산을 결합한 하이브리드 재생 에너지 시스템에 이르기까지, 기존 엔진을 개선하는 것에서 수소-바이오연료 오토바이 제조에 이르기까지, 그리고 수소 연료 전지 오토바이로의 전환까지 가능합니다.

이 주제는 과학적 의의뿐만 아니라 폐기물 처리, 온실가스 배출 감축, 화석 에너지 절감에 기여하고, 동시에 베트남 재생에너지 산업의 활성화를 촉진한다는 점에서 실질적인 가치를 지닙니다. 정부가 2040년부터 화석 연료 차량 운행을 중단하는 로드맵을 발표한 상황에서, 부이 반 가 교수 연구팀의 연구는 2050년까지 탄소 중립(Net Zero) 달성을 위한 효과적인 해결책이 될 것으로 기대됩니다.

과학기술소통센터

출처: https://mst.gov.vn/bien-rac-thanh-nang-luong-sach-giai-phap-cong-nghe-cho-nong-thon-phat-trien-ben-vung-197251120081322798.htm