혐기성 소화 시스템으로 에베레스트산의 폐기물 정화하다

2018-12-06 11:09:21 조선우 기자
▲에베레스트산에 사람들이 버리고 간 쓰레기들이 쌓이고 있다(출처=123RF)

바이오가스는 재생 가능한 에너지원으로 간주되고 있다. 한편, 네팔의 에베레스트산 같은 유명한 산에는 사람이 버린 다량의 폐기물이 쌓이고 있으며 쉽게 처리할 수도 없다. 이에 한 은퇴한 엔지니어인 게리 포터는 지하 바이오가스 소화조를 구축해 이 같은 폐기물을 열악한 현지 지역사회의 에너지원으로 사용할 수 있는 계획을 세웠다. 그는 프로토타입을 만들었으며 현재 기금을 조성하고 있다. 태국과 영국의 연구자들도 자원 회복 및 폐기물 처리를 위한 분산화된 커뮤니티 규모의 혐기성 소화 시스템 구축에 협력하고 있다.

바이오가스는 재생 가능한 자원

바이오가스는 배설물 같은 유기물의 분해에 의해 생성된 여러 가지 가스의 혼합물을 일컫는다. 따라서 원자재는 농업이나 시 폐기물, 식물성 물질, 해초 또는 음식물 쓰레기에서 나온다. 이것들이 재생 가능한 에너지원이 되는 것이다.

바이오가스는 폐쇄 시스템 내에서 메탄 생성 미생물 또는 혐기성 미생물의 소화에 의해 생성될 수 있다. 이 폐쇄 시스템은 혐기성 소화조, 바이오소화조 또는 생물반응장치(바이오리액터)라고도 부른다.

바이오가스는 메탄, 이산화탄소 및 소량의 황화수소, 수분 및 실록산 등이 있다. 그리고 난방이나 조리 등에 연료로 사용할 수 있다. 영국과 같은 일부 국가에서는 압축 바이오가스를 대중 교통수단 연료로 사용하고 있다. 초고순도의 바이오가스는 바이오 메탄으로 알려져 있다. 가스 생성 후 남은 잔여물을 비료로 사용할 수도 있다.

에베레스트 산에도 바이오가스 소화조가 필요하다

세계에서 가장 높은 에베레스트산은 지구상 최빈국 중 하나인 네팔에 위치해 있다. 공식적인 네팔의 높이는 8,848m로 전 세계 산악인들이 이곳에 모이고 있다. 2017년 기준, 약 300명이 에베레스트산에서 사망했으며 시체는 여전히 산에 남아 있다.

매해 5월이면 약 1,200명의 사람들이 에베레스트산에 오르기 위해 모이지만 올해만 해도 수많은 사람이 14톤 정도의 폐기물을 남기고 왔다.

게리 포터도 한때 에베레스트산을 등반하려 했으나 2만 피트 높이에서 강풍으로 인해 돌아서야만 했다. 비록 산 정상에 오르지는 못했지만 사람들이 남긴 쓰레기들을 직접 눈으로 목격한 그는 이제는 바이오가스 소화조를 사용해 산을 청소하길 원하고 있다.

그가 세운 목표는 소화조를 사용해 비료와 네팔의 모든 가정에서 조리하고 난방할 수 있는 바이오가스를 생산하는 것이다. 하지만 유일한 문제가 있다. 바이오가스 생산에 필요한 박테리아가 저온에서는 성장할 수 없다는 것이다. 그런데 에베레스트산은 저온이라기보다 극저온인 지역이다.

엔지니어였던 포터는 해결책을 만들어냈다. 바이오가스 소화조를 무엇으로 만들어도 절연 차폐막 같은 단열 장치 내에 설치해 바닥에 묻고 표면을 태양열 패널로 가열하는 것이다. 그의 해결책을 실현하면 바이오가스 소화조를 일년 내내 쾌적한 온도인 20℃로 유지할 수 있다.

네팔 정부는 해당 설계를 승인했으며 포터는 계획을 현실화하기 위해 에베레스트산 바이오가스 프로젝트(the Mount Everest Biogas Project)라는 명칭 하에 그룹을 구성했다. 그리고 네팔 카트만두대학의 연구진들에게 설계 프로토타입을 제작할 것을 요청했다.

포터의 예상대로라면 에베레스트산에 바이오가스 소화조를 설치하는 데 50만 달러(5억6,000만원) 정도 들 것으로 예상된다.

▲해마다 약 1,200명의 사람들이 에베레스산을 등반한다(출처=123RF)

분산화 커뮤니티 규모의 혐기성소화시스템

한편, 영국 러프버러대학의 연구진은 음식물 쓰레기를 메탄으로 전환하고 인터넷을 통해 원격으로 감시할 수 있는 소규모 바이오가스 시스템을 개발하기 위해 태국 연구진과 협업을 진행했다.

양국 연구진은 자원을 회복하고 쓰레기를 처리할 수 있는 분산화 커뮤니티 규모와 혐기성 소화 시스템을 구축할 수 있는 프로젝트를 진행했다. 이 프로젝트의 목표는 보다 뛰어난 쓰레기 관리법을 개발하고 쓰레기를 에너지로 전환하며 영국과 태국의 관계를 구축하는 것이다.

러프버러와 방콕에 한 대씩 바이오가스 공장을 설치하고 카페테리아의 쓰레기를 연료로 사용했다.

태국 정부는 수입 에너지 자원 의존도를 줄이고 에너지 생산을 분화해 지역사회 수준으로 위임할 방안을 모색하고 있었다. 한편 이 계획은 인터넷을 통해 원격으로 감시할 수 있어 도움이 될 것으로 보인다.

이 바이오가스 공장은 실시간 모니터 센서를 사용하고 있어 예상 운전 변수에서 조그만 편차가 발생해도 재빨리 알아챌 수 있다. 자동화 과정을 통해 이러한 편차를 자동으로 수정할 수 있는 것이다.

자동화 프로세스는 공장의 분산화도 가능하게 만들었다. 공장 모니터는 인터넷으로 집중되는 반면, 공장 자체는 어디 곳에서든 자동으로 운영할 수 있다.

[researchpaper 리서치페이퍼=조선우 기자]

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