Study of Technology for Energy Recovery from Landfill Gas using Hydrate Method

하이드레이트 형성 원리를 이용한 매립지가스 에너지화 기술에 대한 연구

가스하이드레이트(gas hydrate)는 고압과 저온 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원 격자구조에 동공(cavity)이라는 빈 공간이 생기고 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성되는 것으로, 수소결합을 하는 물의 격자(Host) 내에 메탄등의 저분자가스(Guest)가 포획된 결정체이다. 가스 하이드레이트는 미량의 물을 첨가, 가압하면 부피비로 약 200배의 가스를 고상의 형태로 저장할 수 있으며, 열역학적으로 안정된 결정체이기 때문에 하이드레이트로 존재하기 위한 최소한의 온도, 압력조건이 충족되면 고상으로 항구적인 존재가 가능할 수 있어 가스의 수송 및 저장에 높은 경제성을 가지는 방법이다. 현재 운영중인 전국의 242개소 매립지 중에서 발전 및 연료로 활용가능한 조건을 같춘 자원화 대상 매립지는 약 14곳에 불과한 형편이고 이들 중 대부분 시설은 자원화 시설을 운영하고 있으나. 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG에 대하여 효율적인 이용 및 처리 방안이 없어 태워 없어지거나 방치하는 등 매립가스를 활용하는 기술은 미흡한 실정이다. 이러한 LFG는 많은 환경적인 문제를 야기하지만, 50vol% 이상의 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지원으로 활용 가능하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 활용하기 위하여 하이드레이트 형성/해리 Pilot plant의 제작을 통하여 $CH_4$와 $CO_2$(단일, 복합가스의 실험)의 하이드레이트화 연구를 진행 중이다.