[공학저널 김하늬 기자] 폐자원을 이용한 바이오매스(SRF)를 활용해 스팀과 전기를 생산하는 국산 유동층 연소로 기술이 다시금 주목받고 있다. 전 세계적으로 탄소중립에 대한 관심이 높아지면서, 폐자원을 에너지화해 환경오염 저감을 모색할 수 있는 기술에 대한 니즈가 함께 높아진 것이다.

유동층 연소로 기술은 소각로 밑에 연소공기를 주입하고 상부에 폐기물을 주입해 태우는 방식으로, 내부의 모레가 난류 교반돼 유동 매체 역할을 한다. 소각로 내부를 순간적으로 가열한 뒤 연료 또는 폐기물을 연소시켜 증기 에너지를 생산하는 기술이다.

특히 기존에 선진국에서 독점해 온 친환경 유동층 연소로 기술을 국내 1호로 국산화 한 이보엠텍㈜은 ‘보일러 일체형 유동층 연소로’ 기술개발을 바탕으로 국내 주요 보일러 시설에 적용하며, 폐자원 에너지화와 환경오염 저감에 큰 역할을 수행해 왔다.

보일러 일체형 유동층 연소로는 바이오매스를 연료로 사용해 스팀 열에너지를 생산하는 기술로, 기존 보일러 대비 열효율이 10% 이상 향상된 것은 물론 일산화탄소·질소산화물 등 환경오염 물질 발생량을 약 50%가량 낮췄다.

최근에는 이보엠텍의 원천 특허기술인 ‘유동화 공기 및 연소공기의 정밀제어가 가능한 유동층 연소로’ 개발을 통해 완전 연소가 가능해졌으며, 폐자원 에너지화 기술의 완성도를 높임에 따라 효과를 증대시키고 있다.

이러한 기술을 바탕으로 현재 이보엠텍이 9년째 운영 중인 바이오매스 보일러에서는 작년까지 약 11만 3000톤의 온실가스 감축에 기여하는 성과를 낳기도 했다.

현재 이보엠텍이 사용하는 바이오매스(SRF) 연료 1톤의 효과는 매우 탁월한 것으로 평가받고 있다. 연료 1톤으로 약 4.5톤의 스팀을 생산하면서 기존 화석연료인 B.C유를 약 315L 대체하고, 온실가스를 약 0.5톤 CO2 가량 감축하는 효과를 보인 것이다.

또한 기존 보일러 대비 가동률이 향상된 것 또한 눈에 띄는 성과로 볼 수 있다. 지난 2015년 초기에는 81.6%로 저조했으나 2021년 기준 95.1%, 2022년 96.5% 달성으로 점진적 향상을 보이고 있다.

이뿐만 아니라 별도의 SCR 설치 없이도 15~30ppm을 유지할 정도로 안정적인 특허 기술을(SNCR+다단연소+FGR결합) 보유함에 따라 대기오염물질 중 NOx 배출량이 매우 낮은 것으로 나타나고 있다.

이보엠텍 박춘식 대표이사(사진)는 “지난 2001년 창업 초기 이보엠텍은 대표적인 폐기물 중 하나인 하수 슬러지를 건조해 인공경량골재 제조시설과 소각시설 설치를 진행했으며, 이후 여과 집진기 해외수출, 폐자원을 이용한 고형연료 제조 및 재활용에 관한 사업을 수행해 왔다”며 “다양한 폐기물처리시설의 설계 및 시공 경험을 축적한 것을 바탕으로 R&D를 통한 기술 고도화와 사업 확장을 모색하고 있다”고 말했다.

■ 테스트베드 제공을 통한 R&D·기술개발 성과

이를 뒷받침하듯 이보엠텍은 오랜 기간 ‘유동 공기 노즐 및 보호캡 개발’ 관련 R&D를 수행 중이다.

유동 공기분사 노즐은 유동층 연소로에 압입공기를 분사해 난류를 발생시키는 핵심 부품으로 손꼽힌다.

노즐의 역할은 연소용 공기가 연소로 베드층에 고르게 주입되게 하고 연소 시 발생하는 회분 및 연소물질이 노즐을 통해 역류하는 것을 방지해 모래의 유동화 및 완전연소, 또한 원활한 재의 배출을 유도하는 것이다.

이보엠텍이 국내 최초로 개발하고 특허를 등록한 ‘유동공기 분사노즐(Dome형)’은 헤드부 마모 및 천공방지를 대비해 내구성을 높이고, 유동노즐의 눈막힘 현상을 해결해 분사노즐의 교체주기 연장과 가동률을 향상시키며 유지관리비를 절감할 수 있도록 했다.

또한, 유동노즐 보호캡을 개발을 통해 유동노즐을 재활용할 수 있는 기술도 개발했다.

박 대표는 “유동노즐의 국내 고유기술 개발이 부진해 외국의 기술 종속화가 우려되던 상황에서 국내 유동노즐 보호캡 기술의 실증 성공으로 유동노즐의 재활용이 가능해짐에 따라 유동노즐의 교체비용 절감뿐만 아니라 유동층 연소로의 연간 가동률이 획기적으로 향상되는 효과를 낳았다”고 설명했다.

이외에도 이보엠텍은 직접 테스트베드를 제공하는 R&D도 진행 중이다. 최근 국립환경과학원, 하림, 에코시안 등과 함께 ‘스마트 통합 환경관리 체계 구축 시범사업’을 추진하고 있는 것이다.

이 사업은 IoT로 수집된 빅데이터를 독립 데이터로 구분해 TMS 같은 고가의 장비 설치 없이도 소형 대기오염 배출 사업장에서 공정 운전에 요구되는 다양한 운영인자를 동시에 반영해 대기오염물질을 관리하는 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.

더불어 ‘탈진, 탈질 동시 제거가 가능한 복합필터 개발’과 ‘드라이아이스를 이용한 보일러 파울링 제거 시스템 개발’, 그리고 ‘고형연료 사용시설의 대기오염 영향조사 연구’ 등에도 이보엠텍이 위탁관리 중인 바이오매스 보일러를 테스트베드로 제공한 바 있다.

■ 기술감정컨설팅 전문기업으로 도약

이러한 R&D를 바탕으로 사업을 수행하고 있는 이보엠텍은 최근 O&M 사업과 기술개발 사업 외 별도의 세 특수분야 컨설팅도 수행하고 있어 눈길을 끌고 있다.

첫 번째는 기술감정 분야이다. 환경기초 시설의 설치가 증가하면서 다양한 다툼이 소송으로 이어지고 있는 상황에서 공정성이 결여되고 품질이 낮은 엉터리 감정서로 인한 피해가 늘어나고 있는 실정이다.

이에 박 대표는 오랜 기간 사업기획, 자금(PF) 인출, 사업비 산출, 각종설계(기본, 실시, 제작, 시공), 제작, 설치, 시운전, 위탁운영사업(O&M)과 보수 정비 등을 경험했던 노하우를 바탕으로 기술적으로 사업 PM을 수차례 수행한 토목, 건축, 기계, 환경, 전기, 계장 분야 전문가로서 컨설팅을 제공하고 있다.

최근에는 지상과 지하 폐기물 처리비 및 토양오염 처리비 산출과 환경 시설의 하자여부 및 운영 오류 등과 같은 소송에서 감정 업무를 진행 중이다.

두 번째는 기술평가(TDD) 사업이 있다. 불과 몇 년 전 폐기물 사업의 M&A 시장이 급성장해 약 3조원에 육박함에 따라, 매각과 매수 과정에서 신뢰할 만한 고품질의 평가보고서는 필수 요소가 됐다. 이에 이보엠텍은 환경기술사로서 고품질의 평가보고서를 제작, TDD 시장에서 인정을 받기도 했다.

박 대표는 “이보엠텍이 TDD 기업으로 참여한 프로젝트는 사업장/의료폐기물 소각시설, 매립시설, 음식물 처리시설, SRF 제조시설 및 사용시설 등이 있다”며 “M&A 시장의 속성상 3~5년 주기로 손바꿈이 있기에 내년이나 2년 후 다시 활성화될 것으로 예상되기 때문에 유비 무환의 정신으로 미래 시장 선점을 위해 M&A 기술평가 인력 양성과 교육강화, 그리고 인적 네크워크 확장에 더욱더 매진할 예정”이라고 말했다.

마지막으로 이보엠텍은 환경 분야 특수컨설팅 분야인 기술감정, 기술평가(TDD) 시장의 인력양성에 힘쓰고 있다. 인력들이 보다 쉽게 진입할 수 있도록 내년부터는 교육 업무를 강화할 계획이다. 이를 위해 한국산업기술협회 연수원과 교육 과정을 수립하고, 정규 커리큘럼으로 채택되도록 진행할 예정이다.

박 대표는 “항상 기술을 가장 먼저 강조한다. 현장실무 경험을 충분히 쌓고 이를 통해 엔지니어링 능력을 향상시키면서 고객에게 고품질의 제품과 컨설팅을 제공하는 것이 목표”라며 “이보엠텍은 회사와 직원 그리고 고객이 함께 동반성장하는 것을 비전으로 설정하고, 기술개발과 인력양성, 나아가 산업의 발전에 기여할 수 있는 기업이 되도록 더욱 노력할 것”이라고 전했다.