KITECH 생산기술 전문지

폐플라스틱 대상 열화학적 전환을 통한 재활용 기술은 제한적으로 시행되고 있지만 중유 및 수소 생산 등의 연료화를 통해 원재료를 대체할 수 있는 기술 분야가 주목받고 있다. 바이오촤(Biochar)는 다양한 바이오매스를 대상으로 저속 열분해 통해 생산되는 탄소 함량이 높은 다공성 물질로써 토양에 매립할 경우 안정적으로 탄소를 저장할 수 있다. 본 기술에서 바이오촤는 수소 생산 촉매로써 활용한 후 토양에 매립하는 목적을 가지고 있으며 수소 생산과 동시에 탄소까지 고정/제거 되어 환경적 효율성이 더욱 높이게 된다. 본 연구에서는 2단 열분해 반응기를 통해 HDPE의 열분해 반응과 다양한 온도에서 열적 분해, 바이오촤 촉매 반응을 기반으로 수소 생산 특성에 대해 분석하였다. 폐플라스틱 기반 수소 생산 특성 평가를 위해 고정층 다단 열분해 설비를 사용하였다. 열분해 실험은 500-700oC 온도 범위에서 연료를 투입하여 열분해 특성 분석을 수행하였다. 2단의 반응기 온도 범위는 700-900oC로 설정하였다. 열분해 온도가 증가함에 따라 타르의 열적 분해가 진행되어 타르의 수율은 감소하고 가스의 수율은 증가하였다. 2단 반응기에 활성화된 촤를 사용한 500-700(Char)의 조건에서는 타르의 수율이 약 2 wt.%로 낮게 나타났으며 800oC 이상의 온도에서 1 wt.% 미만으로 고분자 화합물인 타르가 대부분 분해되었다. 500-900(Char)의 조건에서 수소의 함량은 94%, 메탄의 함량은 약 6%로 측정되었다. 활성화된 촤를 기반으로 수소 생산을 목적으로 단독 시스템을 구현한다면 800oC 이상의 온도로 설계하는 것이 투입에너지 관점에서 적정하다 판단된다.

키워드 열분해, 바이오촤, 촉매 분해, 수소, 고체탄소