바이오가스 산업에서 메탄 배출 파악을 위한 첨단 기술의 활용
전 세계 지역사회에서는 일상 생활에서 농업 부산물, 가축 분뇨, 남은 음식물, 버려진 음식물 등 관리하기 어려운 폐기물이 발생하며, 이러한 폐기물은 분해 과정에서 메탄을 생성하는 유기성 폐기물을 생성합니다. 이 분해 물질을 그대로 방치하면 환경에 위험을 초래할 수 있습니다. 하지만 적절히 관리하면 폐기물은 재생 에너지의 한 형태인 바이오가스로 전환될 수 있습니다.
바이오가스는 혐기성 소화 과정을 통해 식물 및 동물 폐기물과 같은 유기 물질이 분해될 때 생성됩니다. 박테리아는 부산물을 분해하여 가스 형태의 에너지를 생성하고 비료와 같은 물질을 소화합니다.
바이오가스는 추가로 정제하여 재생 가능한 천연가스(RNG) 또는 바이오메탄을 생산할 수 있으며, 열과 전기, 차량용 연료, 바이오플라스틱, 심지어 천연가스 그리드를 보완하기 위해 파이프라인에 추가되는 기존 가스 등 다양한 형태로 사용될 수 있습니다.
이 광학 가스 이미징 비디오에서 볼 수 있는 소화조 펌프는 바이오 물질을 혐기성 소화조로 이동시키는 역할을 합니다. 이 물질은 발효 중이기 때문에 메탄이 누출될 가능성이 높습니다.
바이오가스와 RNG는 메탄을 생산하는 다른 산업에 비해 더 깨끗한 형태의 메탄이지만, 대기 중으로 배출될 경우 환경에 영향을 미칩니다.
독일 ITEMA GmbH의 프랑크 자호르츠키와 같은 일부 업계 종사자들은 생산 과정에서 바이오가스 및 RNG에서 발생하는 이러한 배출 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.
"바이오가스는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 폐기물을 활용할 수 있는 좋은 방법이지만, 깨끗한 환경을 위해 최선을 다하고 싶습니다."라고 자호르츠키는 설명합니다.
미국 EPA에 따르면 미국은 2022년에 7억 6,080만 톤의 CO2e 메탄을 배출할 것으로 예상되며, 이 중 36.4%와 18.8%가 각각 농업과 폐기물1에서 배출될 것으로 예상됩니다. 한편 EU에서는 2030년까지 저렴하고 지속 가능한 에너지원으로 하루 350억 입방미터의 바이오가스와 바이오메탄을 생산하는 것을 목표로 하는 위원회의 REPowerEU2 계획이 수립되어 있습니다.
다양한 산업 분야에서 기술 전문가로 20년 가까이 경력을 쌓아온 자호르츠키는 가스 배출을 억제하는 것이 쉽지 않다고 말합니다. "바이오가스 산업에서 이러한 누출을 찾아내는 것은 첨단 기술을 사용하지 않는 한 종종 어렵고 시간이 많이 소요될 수 있습니다."라고 그는 말합니다.
광학 가스 이미징(OGI)의 장점
메탄과 같은 특정 가스의 파장에 맞게 필터링된 특수 적외선 카메라로 광학 가스 이미징(OGI) 기술을 도입합니다.
FLIR G-시리즈와 같은 OGI 카메라를 사용하면 육안이나 다른 기술로는 전혀 볼 수 없는 배출물도 확인할 수 있습니다.
이 카메라는 실시간으로 작동하여 가스를 시각화하여 배출 이벤트를 즉각적으로 파악할 수 있습니다. 연기와 비슷하게 보이는 누출에 대한 실시간 스트리밍 비디오를 통해 기술자는 정확한 누출 원인을 찾아내고 문제를 해결하는 방법을 쉽게 결정할 수 있습니다.
고감도 모드와 같은 고유 기능과 최적의 카메라 작동 위치를 위한 특허 받은 인체공학적 설계를 갖춘 FLIR G-시리즈 카메라는 기존의 누출 감지 및 수리(LDAR) 방식보다 10배 더 빠르게 메탄 누출을 감지할 수 있습니다.
바이오가스 시설은 규모가 크고, 펌프부터 지붕 밀폐 부위까지 누출 가능 지점이 많습니다. 광학 가스 이미징(OGI) 기술을 사용하면 넓은 대상 영역을 빠르게 스캔할 수 있으므로 기업은 누출 탐지 및 수리(LDAR) 운영의 효율성을 극대화할 수 있습니다.
바이오가스 산업에서 OGI 기술은 안전한 거리에서 메탄 배출을 감지하고 측정하여 작업자가 잠재적인 안전 위험으로부터 벗어나고 효율적인 운영을 극대화하는 데 이상적입니다.
최근에는 카메라에 배기가스 정량화 기능을 포함할 정도로 OGI 기술이 발전했습니다.
"수년 동안 OGI 카메라로 누출을 쉽고 효율적으로 찾아낼 수 있었지만, 누출을 측정하는 것은 종종 어려운 일이었습니다. 이제 FLIR의 G-시리즈 카메라로 누출을 감지하는 동시에 배출량을 즉시 측정할 수 있게 되었습니다."라고 Zahorszki는 말합니다.
정량적 광학 가스 이미징(QOGI) 기술은 냉각식 OGI 카메라에 전문화된 온보드 분석 기능을 내장하고 있어 FLIR G620과 같은 제품을 사용하면 메탄, 탄화수소 및 VOC 배출량을 측정할 수 있습니다.
누출에 대한 정량화 가능한 세부 정보를 제공하는 다른 기술과 달리 QOGI는 사용자가 안전한 거리에서 즉각적인 결과를 얻을 수 있도록 지원합니다. 카메라에 QOGI를 추가하면 운영자는 수익에 미치는 배출량 영향 수준을 추가하고 조직의 재정적 위험을 더 잘 이해할 수 있습니다.
그림 2: FLIR Gx320 카메라를 사용하여 정량화된 메탄 누출.
결론:
전통적인 메탄 가스를 대체할 수 있는 보다 지속 가능한 대안을 찾기 위한 시장의 투자가 확대됨에 따라, 바이오가스 및 재생 가능 천연가스(RNG) 활용은 기존에 폐기되던 자원을 활용해 천연가스 공급망을 보완함으로써 이러한 노력에 핵심적인 역할을 하게 될 것입니다.
보다 효율적이고 일반적으로 폐기되던 자원을 훌륭하게 활용하는 방식이긴 하지만, 이러한 바이오가스 및 재생 가능 천연가스 응용 기술에서 발생하는 배출물은 여전히 환경에 부정적인 역할을 할 수 있습니다.
정량적 광학 가스 이미징(QOGI)와 같은 첨단 기술을 사용하면, 업계 관계자들은 단순히 누출을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 배출의 심각성을 시각적으로 파악하고 문제 해결을 위한 더 나은 이해와 접근법을 확보할 수 있습니다.
