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자연·L GWP냉매 적용 5HP급 냉동기 개발 추진

환경부, ‘2022년도 환경부 환경기술개발사업’ 수정공고

환경부(장관 한정애)는 ‘2022년도 환경부 환경기술개발사업’ 신규과제 추진계획을 수정공고하고 1월28일까지 신청을 접수한다고 밝혔다. 

주요 수정사항으로는 △공모방식 △청년채용 △가점·감점 산정원칙 △위탁연구 계약 등으로 오기 및 변경된 기준이 반영됐다.

이번 공고는 △비이산화탄소 온실가스 저감 사업화연계기술개발 △폐자원활용 에너지전환 실증기술 개발사업 △에너지·자원 회수형 고농도 하·폐수 처리 공정기술 개발사업 등 18개 환경기술개발사업로 구성됐다. 

친환경냉매 사용 냉장기술 개발
비이산화탄소 온실가스 저감 사업화연계 기술개발사업으로는 △5HP급 친환경냉매(GWP 10 이하) 사용 냉장장치시스템 기술개발 △축산업부문 탄소배출권 확보를 위한 돈분 저장 및 처리시스템 실증화 등이 있다. 

‘5HP급 친환경냉매(GWP 10 이하) 사용 냉장장치 시스템 기술개발’ 과제는 2045년까지 2024년 기준 HFCs 수량의 80%를 감축하는 목표를 제시한 키갈리 개정의정서에 대응하기 위해 마련됐다. 

이번 과제의 총 연구개발기간은 4년 이내로 정부지원 연구개발비는 23억원 내외로 책정됐다. 과제의 과학·기술적 목표는 친환경 자연냉매나 Low GWP 냉매를 사용하는 냉장장치의 사용기술을 개발하는 것이며 산업·경제적 목표는 친환경 자연냉매나 Low GWP 냉매를 사용하는 5HP급 쇼케이스의 제작기술을 개발하는 것이다. 

이를 위해 △초임계 영역에서 열역학적 해석 △CO₂ 냉매 사용 시 Gas-Cooler 특수설계 제작 △압축기 유니트 제작과 쇼케이스의 테스트베드 제작 및 설치 △자동운전자동제상 및 냉방능력 모니터링시스템과 고장진단 기능 실증 △에너지효율 향상을 위한 부품, 배관, 소재, 제어기술, 제상기술, 안전운영 등 시스템 기술개발 등이 추진된다. 

이번 과제의 최종성과물로는 증발온도 –10℃ 이하 친환경냉매 활용 냉장장치시스템으로 친환경냉매로 에너지 효율향상을 위한 시스템 요소기술을 개발해야 한다. 또한 사용냉매는 GWP가 1인 CO₂ 냉매 또는 GWP 10 이하, ODP 0인 친환경냉매여야 하며 △5HP급 유니트쿨러 △팽창밸프 △Gas-Cooler △콤프레서 등 장비선정으로 COP 2 이상 냉장장치시스템을 설계, 제작해야 한다. 

‘축산업부문 탄소배출권 확보를 위한 돈분 저장 및 처리시스템 실증화’의 연구개발기간은 4년 이내로 총 67억원의 연구개발비가 지원된다. 

가축분뇨는 국내 농·축산부문 온실가스 배출량의 23%를 차지하는 주요 온실가스 배출원으로 악취민원의 주요원인으로 여겨지고 있다. 특히 돈분이 저장되는 동안 배출되는 온실가스량은 130만톤에 달하는 것으로 추정되며 이는 파리협정에 의거한 농·축산분야 의무감축량을 초과하는 수치다. 

이번 과제는 돈분이 저장되는 동안 발생하는 다양한 사회적, 환경적 문제를 해결하기 위해 저장 시 배출되는 온실가스 및 악취를 억제하기 위한 저장 및 처리시스템을 실증하기 위해 마련됐다. 

과제를 통해 온실가스 및 악취 배출저감형 돈분저장기술 실증과 온실가스 저감기술 등록을 위한 방법론 연구가 이뤄지며 국내 양돈가 대상 확대를 위한 비즈니스모델 구축이 진행된다. 

미활용 바이오매스 발굴
폐자원활용 에너지전환 실증기술 개발사업은 ‘미활용 복합 바이오매스 활용 에너지전환 실증기술개발’이 포함됐다. 

농·축산 및 수산물 생산 및 가공과정에서 발생하는 처리대상 폐기물양이 한해 180만톤 이상으로 추정된다. 바이오가스화는 온실효과가 높은 메탄회수, 화석연료 대체 에너지활용, 수소전환 등 효용이 높아 폐기물분야 탄소중립에 최적수단으로 주목받고 있다. 

이번 과제의 연구개발기간은 5년 이내로 총 340억원의 정부지원 연구개발비가 지원된다. 이번 과제를 통해 80톤/일 규모 복합 미활용 바이오매스 활용 통합 바이오가스 플랜트가 구축될 것으로 기대된다.

이를 위해 △동·식물성 잔재물 등 미활용 복합 바이오매스 활용 바이오가스 생산을 위한 요소기술 개발 및 실증화 △바이오가스 내 온실가스 포집 및 고순도화 기술개발 등이 진행된다. 성능목표로는 △메탄 회수율 97% 이상 △CO₂ 회수율 95% 이상 △1년 및 90% 이상 연속운전 기간 및 가동률 확보 등이 제시됐다. 

또한 대상 폐자원은 우분 및 계분을 포함할 수 있으며 1일 원료 투입량 중 미활용 바이오매스 비율은 30% 이상을 권장하고 있다. 특히 포집된 CO₂의 활용방안을 제시해야 한다. 

하·폐수 E·자원회수기술 개발
에너지·자원회수형 고농도 하·폐수 처리 공정기술 개발사업은 △탄소중립 구현을 위한 에너지회수형 고농도 하·폐수처리기술 △탄소중립 구현을 위한 자원회수형 고농도 하·폐수처리기술 등으로 구성됐다. 

‘탄소중립 구현을 위한 에너지회수형 고농도 하·폐수처리기술’은 가축분뇨를 포함한 기존 고농도 하·폐수 처리공정과 결합해 에너지사용이 최적화된 에너지회수형 고농도 하·폐수 처리시설로 전환할 수 있는 탄소중립 실현 통합정리 공정기술을 개발하기 위해 추진됐다. 

총 연구개발기간은 5년 이내로 182억5,000만원 규모의 정부지원 연구개발비가 지원된다. 

현재 가축분뇨, 하수슬러지, 음식물 등 고농도 하·폐수를 통합처리할 수 있는 공정기술을 개발하기 위해 반입 폐기물 특성에 맞는 전처리기술을 개발하고 △에너지 생산 및 정제발전기술 △반류수 처리시설 △하·폐수 처리시설 에너지 최적화시스템 등을 개발한다. 

특히 에너지 생산 및 정제발전기술 개발을 통해 에너지자립율 70% 이상의 저에너지 바이오가스 정제 및 발전기술을 개발할 것으로 기대된다. 

‘탄소중립 구현을 위한 자원회수형 고농도 하·폐수처리 기술개발’의 연구개발기간은 총 5년 이내로 정부지원연구개발비로 총 182억5,000만원이 지원된다. 

환경관련 규제는 환경오염 유발물질에 대한 사후정량적 규제에서 벗어나 제품생산, 유통, 소비, 폐기 등 전 과정에 거쳐 규제하는 방향으로 확대되고 있다. 농·축산업 등 고농도 하·폐수를 발생시키는 각종 산업에서는 환경적 위해성뿐만 아니라 생산과 폐기 과정에서 탄소중립 기여도, 자원회수 등 새로운 요소를 환경규제 인자로 확대 적용되고 있다. 

이에 따라 고농도 하·폐수 내 함유된 유용입자성 및 용존성 탄소·질소·인 등을 분리·회수해 바이오연료 원료 등 유용자원으로 활용하고 후속처리공정에서 에너지절감을 통해 탄소중립에 기여할 수 있는 기술개발이 필요하다. 

자원회수형 고농도 하·폐수처리 기술을 개발하기 위해 △전처리 기술 △유용자원회수 기술 △탄소, 질소, 인 회수에 따른 탄소배출량 저감 및 탄소중립도 향상 기여도 평가지수 등이 개발된다. 

탄소자원 회수를 위해 유용 탄소 고속생산 공정개발과 메탄 동시 생성기술을 개발한다. 총 유기탄소 기준 유용탄소 회수율 70% 이상 달성한다. 스트리핑, 선택적 분리막, 촉매, 흡착 등을 활용해 원료소재 형태로 질소를 회수할 수 있는 기술을 개발한다. 

이번 개발사업 공고의 자세한 수정사항은 환경부 홈페이지(https://www.me.go.kr)와 한국환경산업기술원 연구관리시스템(https://ecoplus.keiti.re.kr)을 통해 확인할 수 있다. 또한 개발사업에 참여하고자 하는 자는 공고문 및 사업안내서를 참고해 연구개발계획서를 작성한 후 신청서류와 함께 한국환경산업기술원 연구관리시스템에 온라인 입력 및 제출하면 된다.