유기성 폐기물 건조부터 암모니아 회수 개발까지, 다음 세대를 살리는 재자원화 기술개발에 함께하는 유와텍㈜
유기성 폐기물 건조부터 암모니아 회수 개발까지, 다음 세대를 살리는 재자원화 기술개발에 함께하는 유와텍㈜
  • 박소연 기자
  • 승인 2024.07.03 09:40
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유와텍㈜ 박기태 대표
유와텍㈜ 박기태 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자

환경을 위하는 마음은 기술을 낳고, 그렇게 탄생한 기술은 다음 세대로 이어진다. 유기성 폐기물의 재활용 기술개발이 촉진되면서 각 분야별 재자원화 기술이 요구되기 시작했다. 세계적으로 온실가스 감축, 오염 물질 저감 등 지속적인 노력의 필요성을 의식해 일부 법을 개정하는 흐름도 보였다. 그중 탄소 저감을 위한 탄소 중립형 기술로 인해 발생되는 사각지대는 여전히 해결해야 하는 문제로 논의되고 있다. 응축수와 더불어 바이오 가스화시설에서 배출하는 고농도 반류수 처리에 대한 관심은 현저히 부족한 상태다. 특히, 무약품 고순도 암모니아 회수기술은 전무한 것으로 알려져 있다. 유와텍박기태 대표는 이와 같은 사각지대를 발견해 올 한 해 암모니아 회수기술 개발에 힘쓰고 있다. 효과적인 유기성 폐기물 건조 기술에 이어 암모니아 회수기술의 가치를 알리기 위함이다.

 

가치 있는 녹색기술엔 가치를 알아보는 시선이 먼저

유와텍2020년 실험실 특화형 창업선도대학 유망기술(유기성 슬러지 감량화) 선정을 시작으로 2021년 법인 설립 후, 20213월 중소벤처기업부 기술보증기금 U-Tech Vally 창업프로그램에 선정되었다. 파일럿 규모 초임계 유체를 활용한 유기성 폐기물 감량화 시스템의 자체 설계, 제작 및 성능 테스트를 완료해 가치를 입증받았으며, 고부가가치 폐기물 자원화 적용을 위해 2차 전지 등의 산업폐기물을 적용성 확대를 모색하고 있다.

지난 2022, 국내 최초 하수처리수를 이용한 일일 처리용량 3,000톤 골프장 잔디 용수 공급시설을 제공하여 현재까지 운영 중이다. 연이어 2023년은 초임계 이산화탄소를 이용한 하수처리 슬러지 탈수 및 건조 기술로 녹색기술을 인증받았다. 이번 2024년에 들어서 주목한 것은 바로 암모니아 회수기술이다. 고농도 암모늄 폐수에서 전도성 분리막을 이용한 암모니아 회수기술은 올해 하반기 실증화 제품으로 출시할 예정이다. 현재는 슬러지 건조 시 발생하는 응축수의 자원화를 위해 암모니아 회수를 위한 분리막 소재 및 모듈을 개발 중에 있다. 이 밖에도 블랙파우더 내 유용 자원 회수기술을 연구 중이다. 미래 폐자원 내 유용 자원 전환 패러다임에 맞게 블랙파우더 내 유가금속 물질인 Li, Mn, Ni, Co 추출 기술을 개발하고 있다.

유와텍은 현재 환경부에서 실시하는 지원사업 덕분에 본격적인 연구를 수행할 수 있었다. 대학 기관과 협업해 기존 상용화 제품에 당사 제품을 더해 상용화 테스트를 거치는 과정을 기반으로 현장 노하우를 베이스로 두고, 다시 유와텍만의 방식으로 자체 개발하는 것을 염두에 두고 있다.

설비 스케일업은 하나의 틀을 짜는 것만 하더라도 억 단위의 비용이 투입됩니다. 그만큼 진입장벽이 높고, 구조적으로 부담이 느껴질 수밖에 없다고 생각합니다. 외주 용역을 맡기는 등 다양한 방식으로 제품 제작에 힘쓰는데, 이것이 가능했던 이유 중 하나로 국가 지원 시스템이 있습니다. 유와텍 역시 국가사업지원을 통해 보다 수월히 사업 추진을 할 수 있었던 만큼 에너지 절감 관련 기업을 대상으로 한 국가 지원이 확대되기를 희망합니다.”

 

연계 공정 개념도 [사진=유와텍]
유와텍의 초임계 반응기(좌), 분리막 기술 Lab test(우) [사진=유와텍]

초임계 유체기술의 활약에 이어 무약품 고순도 암모니아 회수기술까지

유와텍은 지난 2021년 초임계 기반 파일럿 장비를 자체 설계 및 제작을 위해 첫발을 떼었다. 유기성 폐기물인 하수 및 폐수 찌꺼기 등을 초임계 유체기술로 활용하여 기존공정의 이산화탄소 발생량 대비 약 40% 절감에 성공했다. 하수 찌꺼기(혐기성소화), 육가공 폐수 찌꺼기, 신사업(전자, 2차 전지) 폐수 찌꺼기 등 다양한 분야에서 배출되는 찌꺼기 감량화를 단계별로 테스트하여 검증받은 기술이다. 현재는 초임계 유체기술을 통해 폐배터리에서 발생하는 찌꺼기(Black mass)에서 폐수가 발생하지 않고, 유용 자원을 추출하는 친환경 기술 확보 연구를 진행하고 있다.

하수 찌꺼기의 경우, 본래 해양투기로 처리되는 방식이었다. 현시점에서 공식적으로 해양투기 처리법이 금지된 뒤로, 육상 매립 형태로 전환됐다. 그로 인한 비용 증가 역시 전체적인 부담으로 남았다. 이를 대체하기 위하여 건조 기술, 재활용 기술을 접목하는 방향으로 들어섰다. 유와텍은 에너지절감은 물론, 자원적으로 효용 가치가 있도록 만들기 위한 기술을 개발하기 위해 앞장섰다. 하수 찌꺼기 건조 시, 기존 기술보다 40%가량 에너지 절감을 이루는 데 성공하는 것은 물론, 악취 문제 해결에도 집중했다. 고온·고압 형태인 초임계의 CO2로 건조하여 악취 문제를 단번에 해결하는 방식을 택했다. 문제는 여기서부터 시작된다. 위와 같은 1단계 과정을 거치면, 필수적으로 응축수가 발생한다는 사실을 발견했다. 응축수에 존재하는 대표 오염 물질로는 암모니아가 있다. 본래 유와텍은 수소를 만들기 전, 암모니아를 생산하는 일을 담당하고 있었다.

암모니아는 수소의 원료로 사용하는 방향성이 존재하기에, 회수를 위한 연구로 이어졌다. 이에 유와텍은 폐수 내 암모니아를 pH 조정 약품 없이 고순도 암모니아 회수 가능한 전도성층-고밀도 친환경 기체분리막 소재를 현재 개발 중이다. 해당 기술은 응축수뿐만이 아닌 바이오 가스화 시설에서 발생되는 반류수 등 고농도 암모니아 폐수에 활용 가능하다는 이점을 보유했다. 해당 기술의 원리로는 이러하다. 전기탈이온장치(EDI) 기반의 이온교환 수지와 교환막, ·교류 전기에너지를 인가한다. Feeds water 내 암모니아 이온을 막 특성에 따라 기체상으로 변환하기에 높은 선택도로 분리 및 회수가 가능하다는 이론이다.

암모니아 같은 경우는 대부분 해외에서 수입해오고 있습니다. 예상외로 축산 폐수, 산업 폐수에서도 암모니아가 다량으로 배출되는 상황입니다. 특히, 하수 라인의 대부분은 암모니아로 이루어져 있죠. 미생물로 처리해 깨끗한 물로 내보내는 기존 방식에서 벗어나 수소의 원료로 사용할 수 있는 기술을 개발해 상용화 장치로 만들 계획입니다. 하반기쯤에는 상용화 장치 제작이 가능할 것으로 예측됩니다. 수요처로는 공공기관, 암모니아 폐수 발생 업체 등이 있습니다. 남은 한 해 동안, 국가 과제로써 상용화 장치 개발 및 제작에 보다 힘쓰겠습니다.”

 

폐기물 자원화 기술이 보편화 될수록 지구는 숨을 쉰다

국내외 유기성 폐기물 자원화 기술 시장은 생활 수준이 높아짐에 따라 발생량이 비대하게 증가하고 있다. 산업 고도화는 현재 진행형이기에 그에 따른 다양한 성상의 폐기물이 어마어마하게 배출되고 있기 때문이다. 런던협약·의정서에 따라 공식적으로 폐기물 해양투기가 금지되었다. 해양오염 예방을 위해 국제 협약이 제정될 만큼 세상은 지구를 위해 변화하고 있다. 육지에서 발생한 폐기물 처리를 위하여 유럽을 포함한 선진주요국은 유럽 그린딜의 일환으로 유기물 재자원화 등 순환 경제 건설을 위한 제도적 기반을 마련 중이다.

순환 경제란 채취와 생산, 소비에서 폐기로 이뤄지는 선형적 경제구조를 순환형으로 전환하는 정책이다. 유럽연합(EU) 집행위원회는 에너지 안보 향상 및 지속 가능한 에너지 공급 방안 마련을 목표로 하는 ‘RePoweEU’를 발표했고, 바이오 가스와 그린 수소 개발 부문에 전폭적인 투자를 약속했다. 바이오 가스 등 대표적인 폐자원 에너지의 친환경적 생산과 활용이 재생에너지 정책의 새로운 대안으로 떠오르고 있다.

우리나라의 경우, 변화하는 글로벌 정책에 발맞추어 유기성 폐자원화 촉진을 도모하고 있다. 지난 202212, 유기성 폐자원을 활용한 바이오 가스의 생산 및 이용 촉진법이 제정되었다. 해마다 발생하는 하수 찌꺼기, 분뇨 등 유기성 폐자원에 대해 2050년까지 최대 생산량의 80% 이상을 바이오 가스로 재생산해야 한다는 내용이다. 오늘날, 전 세계가 탄소중립의 가치에 주목하고 있다. 국내외 할 거 없이 유기성 폐기물 자원화 시장이 대폭 확대될 것으로 예상된다.

유기성 폐기물 자원화 기술 시장이 성장하려면, 인프라 구축은 필수라고 볼 수 있습니다. 자원순환 인프라는 발생, 수집, 처리, 재자원화라는 일련의 과정을 하나의 딱 맞는 톱니바퀴처럼 돌아가게 만들어야 할 것입니다. 물론, 국내 기업뿐만 아니라 국민의 참여도 역시 중요합니다. 간헐적으로 참여할 것이 아니라 정부와 기업에서 공식적인 인센티브를 제공해 자발적인 참여가 이루어질 수 있도록 유도하는 방법이 효과적일 것으로 생각됩니다.”

 

유와텍㈜ 박기태 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자
유와텍㈜ 박기태 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자

시작하는 첫걸음의 중요성, 지속가능한 환경기술을 정착시키기 위한 노력과 관심

유와텍의 시작은 앞으로도 계속될 것이다. 박기태 대표는 학창 시절 때부터 끝이 아닌 시작을 보고, 시작에서부터 이미 확실한 동기부여를 찾아냈기 때문이다. 학창 시절부터 또래라면, 대부분 관심을 두지 않을 환경에 대한 애정과 관심이 유독 크게 반짝였다. 이후, 박 대표는 자연스럽게 세계를 선도하는 친환경 그린기술 제품을 제작하는 꿈을 꾸게 된다. 가정을 이룬 뒤, 아이를 양육하는 과정에서도 한사코 꿈을 포기하지 않았다. 아이를 양육하는 동안, 미래 세대에 대한 희망을 물려주겠다는 목표가 생겼으며, 위와 같은 목표를 너무 늦지 않게 달성하기 위한 동기부여는 지금까지 이어지고 있다.

그는 학창 시절부터 미래 세대를 위해 기후위기를 이겨내야 하며, 환경문제는 모두가 합심하여 해결해야 하는 문제다라는 교육을 받고 자라온 만큼 환경문제에 대한 남다른 책임 의식을 느꼈다. 대학에 들어가 환경공학을 전공하고, 기술개발의 필요성을 절실히 느껴 친환경 산업에 뛰어들게 됐다. 기존엔 시장에서 필요로 하는 기술이 무엇인지에 집중하는 여정이었다면, 해가 바뀔 때마다 지구가 극한 환경으로 변해가는 것을 느낀다. 대표적인 그린기술을 제공해 미래 세대가 건강히 살 수 있는 환경을 만들어 내는 기업이 되어 앞장서겠다는 여정으로 바뀌었다.

이를 이루기 위해 유와텍은 앞으로도 멈추지 않고, 새롭게 시작하는 기업이 될 것이다. 빠르게 변화하는 산업 흐름에 맞추어 초임계 추출 기술 및 분리막 소재 기술을 활용할 계획이다. 해당 기술은 신사업에서 발생하는 폐수, 폐기물을 에너지화하는 개념이다. 폐기물-탄소중립-에너지 플랫폼을 구축하여 글로벌 탄소 저감형 폐자원화 기술 전문 기업으로 성장하는 것이 최종 목표다.

슬러지 건조시스템은 본래 백지상태에 가까웠습니다. 초임계 기술도 그렇고, 식품 쪽에서 활발히 사용되던 기술로만 알려져 있었습니다. 환경 폐기물로 접근한 슬러지 기술을 필두로 조금씩 다양한 유형의 녹색기술이 배출되고 있습니다. 앞으로도 자연을 생각한 녹색기술은 쏟아져 나올 것입니다. 많은 분께서 이를 잊지 않고, 관심과 애정으로 지켜봐 주셨으면 좋겠습니다. 저희 역시 기술 분리막 소재를 비롯해 초임계 추출까지 재자원화 기술을 통해 2차전지 분야를 비롯해 암모니아 회수 쪽으로 상용화를 앞두고 최선의 노력을 다하고 있습니다.”

모두가 환경문제의 심각성을 외치고 있다. 전 세계적으로 배출량 자체를 대폭 줄이는 것은 물론, 녹색산업이 활성화될 수 있도록 아낌없는 국가적 지원과 국민적 관심이 필요한 때다. 유와텍 역시 다음 세대가 건강히 살아가는 환경을 조성하고자 끊임없는 노력에 함께하고 있다.


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