■ 바이오차(Biochar)는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcoal)의 합성어로 유기물인 바이오매스를 산소가 거의 없는 상태에서 열분해시켜 유기물과 숯의 중간 성질을 갖도록 만든 물질을 의미한다.

□ 바이오차는 특히 토양에 혼합될 경우 미생물 활동 증진, 영양분 침출 방지, 산성 토양의 중성화 등 토양 질 개선 및 복원에 활용되고 있다. 또한, 미생물의 분해 활성을 감소시켜 이산탄화소 배출을 60%까지 감소시킬 수 있고, 아산화질소의 경우 지구온난화지수가 310(이산화탄소=1기준)으로 매우 높은데 바이오차가 10% 포함된 토양은 아산화질소 배출을 89% 감소시킬 수 있어 온실가스 저감에 큰 기여를 할 수 있다. 따라서 바이오차는 온실가스 문제 해결을 위한 유력한 후보 기술로 주목받고 있다.

■ 바이오차를 생산하기 위한 연구진이 세계 최초로 개발한 기술은 역흐름 다중 방해판(Counter flOw Multi Baffle, COMBTM, 이하 ‘COMB’) 기술로, 세계에서 개발된 기술과 비교를 했을 때 단순한 설비, 기술 적용 다양성 및 최적화를 위한 설비 구조 변경의 용이성을 보았을 때 세계 최고 수준의 기술이다.

□ COMB 기술은 2012년부터 당초 석탄 및 바이오매스의 건조 기술로 개발되었지만, 이에 대한 지속적인 연구를 통해 열분해 설비로 활용할 수 있는 구조개선 및 운전 방법의 최적화를 통해 바이오차를 생산할 수 있게 되었다.

□ 전통적인 바이오차 생산은 숯가마 같은 곳에 원료물질을 가득 채우고 열을 가하여 운전하기 때문에 바이오차를 얻기 위해 짧게는 4-5시간, 길게는 2-3일의 시간이 소요되어 생산량에 제한이 있었다.

□ 반면에 연구진이 개발한 COMB 기술은 상부에선 고체가, 하부에선 고온가스가 투입되는 역류 메커니즘과 지그재그 형태의 다중 방해판에 의해 고체와 기체간의 접촉을 발생시킨다. 이를 통해 회오리바람이 발생하면서 접촉이 좋아지기 때문에 기존의 기술들이 30분이 이상의 시간이 필요하지만 본 기술에서는 15분 이내의 체류시간에도 매우 높은 반응 효율을 얻을 수 있으며 연속적으로 생산할 수 있는 장점을 가지고 있다.

□ COMB 기술은 수직형 사각기둥 내부에 지그재그 형태의 방해판이 설치되어 있어 협소한 장소에서도 사용이 가능하며 수직형 기둥을 다수 병렬로 설치하여 원하는 만큼 바이오차의 대량생산이 가능하다

□ 역흐름 다중 방해판 기술은 현재 0.5톤/일급 규모에 대한 연구를 마치고, 실증화를 위한 5톤/일 규모에 대한 연구를 수행 중이며, 현재 바이오차 생산 사업에 관심 있는 ㈜한울에 기술이전을 실시하여 사업화를 진행 중이다.

■ 과제 참여자인 미세먼지연구단 김상도 박사는 “온실가스 저감을 위한 현실적이고 바로 적용이 가능한 기술이 시급하다”며, “COMB 기술의 바이오차 대량생산 기술 실증을 통해 온실가스 저감에 기여할 계획”이라고 밝혔다.