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버리는 커피찌꺼기로 바이오원유 만든다

작성자 : 한브넷
2019.06.06 01:26 (177.***.100.***) (조회 170)

커피 소비량 세계 7위(1인당 하루 평균 1.4잔)인 한국은 `커피공화국`이라는 수식어가 붙을 정도로 커피를 즐겨 마신다. 서울시 내 커피전문점에서 커피를 내린 뒤 버려지는 찌꺼기만 하루 평균 140t, 연간 5만여 t에 이를 정도다. 이처럼 매일 버려지는 어마어마한 양의 커피 찌꺼기를 활용해 바이오 원유를 생산할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 

생활쓰레기를 에너지원으로 재활용한다는 점에서 친환경적인 데다 발열량이 기존에 나무 톱밥으로 생산한 바이오 원유보다 1.5배가량 높아 경제성도 좋은 차세대 친환경 재생에너지가 될 수 있다는 분석이다.
최연석 한국기계연구원 환경시스템연구본부 청정연료발전연구실 책임연구원은 값비싼 나무 톱밥 대신 커피 찌꺼기를 이용해 바이오 원유를 생산할 수 있는 `경사 하강식 급속 열분해 상용 플랜트`를 개발하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 최 연구원은 "앞으로 지방자치단체와 협의해 커피 찌꺼기를 활용한 바이오 원유 보급을 추진할 계획"이라며 "지자체는 생활쓰레기 처리 비용을 절약하고 커피 찌꺼기로 생산한 바이오 원유를 에너지원으로 직접 사용하거나 외부에 판매해 수익을 거둘 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

바이오 원유는 나무 톱밥이나 풀 같은 바이오매스(생물체에서 얻을 수 있는 에너지원)를 급속 열분해해 증기로 만들고 이를 냉각시켜 만든 액체연료다. 액체연료인 만큼 저장과 운반이 편리하고 환경오염이 적어 친환경 재생에너지원으로 주목받고 있지만 주원료로 사용되는 톱밥 가격이 비싸고 생산효율이 상용화 수준에 못 미쳤다. 

하지만 연구진이 이번에 개발한 커피 찌꺼기 활용 바이오 원유 생산 설비는 시간당 커피 찌꺼기 200㎏을 바이오 원유 약 100㎏으로 바꿀 수 있을 만큼 효율성이 높다. 최 연구원은 "설비를 하루 24시간 가동한다고 가정하면 한 대로 하루에 커피 찌꺼기 5t을 처리해 바이오 원유 2.5t을 얻을 수 있는 셈"이라며 "이는 커피전문점 1000곳에서 하루에 나오는 모든 커피 찌꺼기를 처리할 수 있는 수준"이라고 설명했다. 소상공인시장진흥공단이 제공하는 상권 정보에 따르면 전국 커피전문점은 지난해 하반기 기준 8만8159곳(서울은 1만7179곳)에 달한다. 

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커피 찌꺼기를 활용한 바이오 원유 생산은 먼저 섭씨 500도까지 가열한 모래를 공기를 차단시킨 반응기 경사면으로 계속 흘려보내는 것으로 시작한다. 여기에 커피 찌꺼기를 투입하면 중력에 의해 모래와 커피 찌꺼기 입자가 경사면을 따라 내려가면서 자연스럽게 접촉하게 된다. 뜨거운 모래와 만난 커피 찌꺼기가 급속하게 열분해되면서 유기 성분의 증기 상태로 바뀌는데, 이렇게 발생한 증기를 모아 냉각시키면 바이오 원유가 된다. 

이렇게 커피 찌꺼기로 만든 바이오 원유 발열량은 ㎏당 약 6000㎉로, 나무 톱밥으로 만든 바이오 원유(약 4000㎉)보다 1.5배 높았다. 최 연구원은 "원두커피를 내린 뒤 표면을 보면 살짝 기름기가 떠 있는 것을 볼 수 있다"며 "나무는 이런 기름기가 거의 없는 반면 커피콩은 지방산을 약간 포함하고 있기 때문에 같은 양을 태워서 낼 수 있는 에너지 양이 훨씬 많은 것"이라고 설명했다. 가열 매체를 입자가 작은 모래로 만든 것은 표면적을 극대화해 커피 찌꺼기를 효율적으로 가열하기 위해서다. 또 반응 과정에서 부산물로 발생한 숯가루를 태워 모래를 가열하는 에너지로 재사용하기 때문에 또 다른 폐기물이 발생하지 않는다는 장점도 있다. 

최 연구원은 "이번 연구 성과는 바이오 원유 생산 효율성을 크게 개선한 것으로 친환경 재생에너지 활용 가치를 한층 높일 수 있을 것"이라며 "앞으로 브라질, 베트남 등 주요 커피콩 생산국에서 상품성이 없어 버려지는 커피콩까지 바이오 원유 원료로 활용할 수 있게 된다면 쓰레기로 인한 환경 문제를 크게 개선할 수 있을 것"이라고 기대했다. 전 세계적으로도 커피 찌꺼기로 만든 바이오 원유를 실제 전력 생산에 활용하는 사례가 늘고 있다.
 에스토니아 커피전문기업 `폴리그`와 친환경 에너지기업 `넬자 에너지아`는 환경 캠페인을 통해 모은 커피 찌꺼기 4.4t으로 바이오가스를 만들어 전력 2000kwh(킬로와트시)를 생산하기도 했다. 이렇게 생산한 전력으로 한 달 동안 다섯 가정에 전력을 공급했다. 영국 친환경 에너지기업 `바이오빈`은 지난해 커피 찌꺼기를 활용해 바이오 연료를 생산하는 에너지센터를 열었다. 바이오빈은 영국 내 커피전문점 800여 곳과 제휴해 연간 5만t에 이르는 커피 찌꺼기로 바이오 에너지를 생산하고 있다. 


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