회수 CO₂ 공급기술 비교 — 배기가스 촉매 후처리 vs 업그레이딩 연계 정제

두 가지 CO₂ 공급 경로

유기성 원료의 혐기성 소화로 만든 바이오가스에서 CO₂를 얻는 방법은 회수 지점에 따라 두 갈래로 나뉩니다.

경로 1은 바이오가스 업그레이딩(바이오메탄 생산) 단계에서 CO₂를 분리·정제해 고순도 CO₂로 공급합니다. 경로 2는 가스엔진 발전 후 나오는 배기가스에서 필요한 만큼만 분기해 촉매 후처리한 뒤 현장에서 사용합니다.

• 경로 1 (업그레이딩 단계 분리) — 유기성 원료 → 혐기성 소화 → 바이오가스 → 탈황·제습 → 분리막·흡수·흡착 → CO₂ 정제·압축 → 알파팜 공급(고순도)
• 경로 2 (발전 후 배기가스 활용) — 가스엔진 발전 → 배기가스 분기 → 산화촉매(CO·HC·NO 저감) → 냉각·응축수 제거 → 알파팜 공급(현장 CO₂)

방식 1. 업그레이딩 연계 CO₂ 정제

바이오가스를 바이오메탄으로 정제하는 공정과 연계해 분리된 CO₂를 정제·압축하는 방식입니다. 상대적으로 높은 순도를 안정적으로 확보할 수 있어 중대형 사업과 외부 판매 검토에 적합합니다.

• 장점 — 상대적으로 높은 CO₂ 순도, 안정적·연속적 공급, 대규모 공정 및 외부 판매 검토 가능, 바이오메탄 사업과 병행 가능
• 한계 — 설비가 복잡하고 투자비가 큼, 분리·압축에 따른 전력 소비, 소규모에서는 설비 이용률이 낮음, 운전·제어 전문성 필요
• 권장 적용규모 — Core 5 이상, 또는 외부 CO₂ 판매까지 검토하는 중대형 사업

방식 2. 배기가스 촉매 후처리

기존 발전설비에 후단 설비만 추가해, 배기가스 일부를 촉매 후처리한 뒤 농장이 필요한 만큼만 사용하는 방식입니다. 초기 투자비와 운영 부담이 낮아 소규모 현장소비형 PoC에 적합합니다.

• 장점 — 기존 발전설비에 후단 설비만 추가, 분리·압축·액화 설비 불필요, 낮은 초기 투자비, 운영·유지관리 부담이 낮음, 농장 필요량만 분기 사용, 초기 PoC 구축에 적합
• 한계 — CO₂가 공기와 섞인 저농도 상태, 발전기 부하·운전조건에 따라 농도 변동, CO·NOₓ·포름알데히드 등 안전관리 필요, 발전기 정지 시 공급 중단, 정밀 제어에는 부적합
• 권장 적용규모 — Core 2와 같은 소규모 현장소비형 PoC

경제성 비교 (상대지수)

배기가스 촉매 후처리 방식을 1.0으로 놓고, 동일한 연간 CO₂ 공급량을 기준으로 두 방식을 상대 비교한 개념 지수입니다. 업그레이딩 연계 정제 방식은 분리·압축·정제 설비가 추가되어 설비비와 운영비가 더 높게 나타납니다.

※ 이 값은 개념적 상대 비교지수입니다. 실제 값은 발전기·배기가스 특성, 기존 후처리설비 유무, 배관 거리, 압축·저장 포함 여부에 따라 달라지므로 현장 조건으로 별도 산정합니다.

• CO₂ 1톤 공급기준 설비비 지수 — 배기가스 후처리 1.0 vs 업그레이딩 정제 약 6.0 (약 6배 차이)
• CO₂ 1톤 공급기준 운영비 지수 — 배기가스 후처리 1.0 vs 업그레이딩 정제 약 4.0 (약 4배 차이)
• CO₂ 품질(순도) — 배기가스 후처리: 농장 현장공급 수준 / 업그레이딩 정제: 상대적으로 높은 순도
• 설비 복잡도 — 배기가스 후처리: 낮음 / 업그레이딩 정제: 높음
• 외부 판매 가능성 — 배기가스 후처리: 제한적 / 업그레이딩 정제: 검토 가능
• 권장 적용규모 — 배기가스 후처리: Core 2 PoC / 업그레이딩 정제: Core 5 이상

단계별 적용 전략

현장 적용성과 경제성을 먼저 확인한 뒤 규모를 확장하는 2단계 접근을 권장합니다.

• 1단계 · Core 2 PoC — 배기가스 촉매 후처리 방식 우선 적용. 낮은 투자비·운영비로 현장 적용성과 경제성을 확인합니다.
• 2단계 · Core 5 이상 — 업그레이딩 연계 CO₂ 정제 방식 검토. 농장 규모 확대와 외부 CO₂ 사업화를 함께 검토합니다.
• 최종 목표 — 알파팜에 필요한 CO₂를 안전하고 경제적으로 지속 공급