기후테크 스타트업 이피에스(대표 김민석)는 ‘2023년 서울시 물산업 혁신기술 R&D 지원사업’의 ‘하수슬러지 건조물의 연속 열분해 탄소중립 및 바이오자원화 기술 실증’ 과제를 성공적으로 완료했다고 19일 밝혔다.

이번 사업은 서울물재생시설공단의 지원 아래 진행됐으며, 이피에스는 2023년 7월부터 2024년 12월까지 서울시 서남물재생센터에서 운영 중인 시설 내에서 실증 과제를 수행 후 올해 초에 보고서 제출을 마지막으로 모든 과정을 마무리했다.

▲ 연속 열분해 시설 실증 현판

이피에스는 소화공정을 거쳐 건조된 하수슬러지를 대상으로 연속 열분해 기술을 적용해 에너지생산 효율과 자원화 가능성, 온실가스 감축 효과 등을 종합적으로 검증하는 데 중점을 뒀다. 이로써 기피시설로 인식되는 하수처리장이 지속가능한 탄소중립 바이오자원 생산 기지로 전환될 가능성을 확인했다.

실증 결과, 투입 물질 1톤당 소요전력은 841kWh며, 생산 자원은 △합성가스(LHV 9266kcal/m³, 109m³) △바이오 오일(열분해유 LHV 7581kcal/kg, 178kg) △바이오차(459kg, 고정탄소 24.8%) △폐열회수(약 59%)로 조사됐다.

이 과정에서 △탄소(C) 35% △질소(N) 16% △황(S) 30%를 바이오차에 고정시켜 소각보다 온실가스와 대기오염물질 배출을 감축한 것으로 분석됐다.

△바이오연료는 RE100/EU-CBAM 대응 산업체에 유연탄(LHV 9590kcal/kg) 및 도시가스(LHV 9550kcal/m³) 등 화석연료의 전환자원 공급을 목표로 하며 △바이오차는 조림사업의 토지개량재, 축산분뇨 부숙재, 활성탄 대체제 등 고체탄소 자원으로 공급할 예정이다.

▲ 이피에스의 사업 목표는 난 처리성 유기성 폐기물류의 지속가능한 탄소중립 바이오자원화를 통한 온실가스 감축이다.

이를 통한 온실가스 감축은 투입 물질 1톤당 약 1.5tonCO₂로, △국내 유기성폐기물(하수슬러지, 음식물찌꺼기, 축산분, 커피박 등) 발생량 약 6600만톤의 50%에 적용하면 약 1369만tonCO₂ 감축이 가능하고 △세계바이오가스협회(WBA)가 발표한 2023년 발생량 최소 1050억톤에 100% 적용하면 온실가스 감축량은 약 389억tonCO₂다.

이는 2023년 세계 온실가스 발생량 530억tonCO₂의 74%며, 한국의 2023년 온실가스 발생량 6.2억tonCO₂의 62배에 달하는 막대한 잠재력이다.

세계바이오가스협회의 자료에 따르면 적정처리는 2%에 불과한데 비적정처리는 98%에 달한다. 유럽과 일본, 미국 등 선진국의 정부나 민간은 이러한 시장의 잠재력을 일찍이 인식하고 시장 선점을 위한 연구와 투자에 박차를 가하고 있는 것으로 조사됐다. 한국 또한 온실가스 감축목표(NDC)의 ‘국제감축’ 부문에서 이 시장에 진입해 온실가스 감축을 향상할 수 있을 것으로 예상된다.

이피에스는 막대한 위탁처리 비용이 소요되는 소각/매립은 온실가스와 2차 환경오염이 발생하는데 시설포화 상황까지 악화되고 있다며, 이러한 골칫거리를 지속가능한 탄소중립 바이오자원으로 전환하는 공정을 실증하고 데이터를 수집했다는 게 이번 실증의 핵심이라고 설명했다.

이어 기존 태양광/풍력은 운영이 불안정하고 생산 전력의 저장과 수송이 어렵지만, 본 사업은 운영이 안정적이고 생산 자원의 저장과 운송이 자유로운 만큼 기존 재생에너지의 단점을 보완하는 한편, 상호 시너지 효과로 유기성폐기물 처리난을 해소하고, 재생에너지를 확대하고, 온실가스 감축에 강력한 동력을 제공할 것이라고 밝혔다.

현재 이피에스는 상용화 시범사업을 추진하기 위한 재활용환경성평가, ISCC 인증 등의 기반 작업을 진행 중이며, 향후 소요 전력을 최대 40%까지 줄이는 공정 고도화를 계획하고 있다.