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바이오가스를 이용한 자원화는 유기성폐기물 처리와 바이오가스의 에너지로써의 높은 가치를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 신재생 에너지로써 유기물을 이용한 바이오가스의 자원화는 높은 에너지 잠재력을 가지고 있다. 바이오가스의 구성성분은 주로 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)가 대부분을 차지한다. 이러한 이유로 바이오가스의 경우 에너지원으로써 높은 에너지를 함유하고 있고 천연가스와 유사한 구성성분으로 인해 천연가스의 대체자원으로 기존 천연가스가 이용되는 시설에 적용되어 바로 자원화가 가능한 장점을 가지고 있다. 하지만 바이오가스 중에는 메탄과 이산화탄소 이외에 미량물질(...

바이오가스를 이용한 자원화는 유기성폐기물 처리와 바이오가스의 에너지로써의 높은 가치를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 신재생 에너지로써 유기물을 이용한 바이오가스의 자원화는 높은 에너지 잠재력을 가지고 있다. 바이오가스의 구성성분은 주로 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)가 대부분을 차지한다. 이러한 이유로 바이오가스의 경우 에너지원으로써 높은 에너지를 함유하고 있고 천연가스와 유사한 구성성분으로 인해 천연가스의 대체자원으로 기존 천연가스가 이용되는 시설에 적용되어 바로 자원화가 가능한 장점을 가지고 있다. 하지만 바이오가스 중에는 메탄과 이산화탄소 이외에 미량물질(Trace compound)이 포함되어 배출되게 되는데 미량물질 중에는 대표적으로 황화수소(H2S)와 Siloxane(Siloxane)이에 포함된다. 바이오가스 자원화를 저해하는 요소로 작용하는 Siloxane 및 황화수소을 제거하는 정제공정과 바이오가스 이용한 연소시 발열량에 영향을 주는 이산화탄소의 함량을 낮추는 고질화 공정을 통해 바이오가스의 에너지 가치를 상승시킬 수 있다.
바이오가스 중 Siloxane은 연소과정, 대기에 노출되면 산화되어 안정된 형태인 이산화규소(SiO2)로 전환된다. 입자형태의 이산화규소의 경우 바이오가스 자원화 시설 및 장치의 마모 및 고장을 야기하는 주요 원인으로 작용하고 있다. 따라서 효율적인 바이오가스 자원화를 위해 정제공정을 거쳐 바이오가스에 포함된 Siloxane을 제거해야 한다. 하지만 현재 Siloxane 제거 기술의 경우 기술적 한계 및 과도한 처리비용 문제 가지고 있어 바이오가스 정제를 위한 새로운 방식의 Siloxane 정제 연구가 필요하다.
본 연구에서는 재생가능하며 높은 단위중량당 Siloxane 제거능력을 가지는 바이오가스 정제용 Siloxane 흡착소재를 연구하였다. Siloxane 흡착소재로 알려진 실리카겔, 제올라이트, 활성탄과 PAA(polyacrylic acid)기반의 고분자 물질과 표면을 OH로 개질한 SiO2입자 소재 연구를 진행하였다.
고분자 소재의 경우 단위중량당 Siloxane 흡착량 25 mg/g․adsorpbent 수준이며 열 탈착(Temperature swing adsorption)방식을 적용하면 상당히 낮은 탈착온도 60℃부근에서 탈착이 시작되며, 95%이상 재생가능한 결과를 나타내어, 실리카 겔과 비교하여 재생효율이 높은 것이 확인되었다. 또한 흡착제의 성능을 저하시키는 주요 요인으로 작용하는 수분에 대한 내성도 충분하다는 것이 또한 확인되었다.
새로운 흡탈착 소재는 표면의 OH 농도를 NaOH 표면개질을 통해 증가시킨 SiO2 소재로 단위 중량당 흡착량 200 mg/g․adsorbent의 높은 Siloxane 흡착량을 나타내며, 재사용을 위한 재생성능 시험에서도 비교적 낮은 재생(탈착)온도인 120℃ 부근에서 95%이상 재생성능이 회복된다는 것을 확인하였으며, 기존 Siloxane 제거 소재들과 비교하여 매우 높은 Siloxane 제거성능과 재생 후 성능회복 특성을 보인다. 재사용가능하며 수분의 내성을 가지고 있는 Siloxane 제거 소재는 기존의 바이오가스 정제 시설의 한계점인 흡착시설의 대형화, 흡착제의 주기적인 교체비용에 따른 바이오가스를 이용한 자원화 시 부담이 될 정제 비용 등의 문제점을 대부분 해결할 수 있는 Siloxane 제거소재 연구이다.

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