티스토리 뷰

 

한국은 커피 공화국

 

 

 

 

집 앞을 나서면 수많은 커피전문점들이 보이죠. 커피는 이제 한국인의 생활에서 빼놓을 수 없는 식품이자 문화가 됐는데요. 2017년 기준 한국의 커피 시장 규모는 10조 원을 넘어섰는데요. 연간 소비량은 265억 잔으로 국민 1인당 연평균 512잔을 마셨다고 해요. 한국의 커피 소비량은 세계 7위를 기록하고 있기도 하죠. 가히 ‘커피 공화국’이라고 불릴 만큼 커피에 대한 사랑이 대단한데요!

 

늘어나는 커피 소비량에 비례해 함께 늘어나는 것이 있으니, 바로 커피 찌꺼기(커피박)입니다. 우리가 커피를 마실 땐 원두의 0.2%만 사용하고 나머지 99.8%는 모두 쓰레기로 배출된다는데요. 그 양은 2017년 기준 약 13만 톤이라고 합니다.

 

ⓒ클립아트

 

이에 따라 많은 사람들이 버려지는 많은 커피 찌꺼기를 어떻게 활용할 수 있을까?라는 고민을 하고 있어요. 이에 따라 커피 찌꺼기를 제습제나 방향제 등의 방법으로 재사용 하는 방안이 마련됐죠.

 

하지만 이런 방법으로는 한계가 있는데요. 따라서 더 많은 양의 커피 찌꺼기를 효율적으로 활용하기 위해 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있습니다. 이런 고민으로 탄생한 기술이 하나 있으니, 바로 커피 찌꺼기를 재생에너지 원료로 활용하는 기술이죠!

 


 

 

커피 찌꺼기를 바이오 에너지로

 

 

 

한국기계연구원(원장 박천홍) 내 청정연료발전연구실 최연석 연구팀은 시간당 약 200㎏의 커피 찌꺼기를 바이오 원유로 바꿀 수 있는 경사 하강식 급속 열분해 반응기 (Tilted-Slide Fast Pyrolyzer)를 개발했어요.

 

 

경사 하강식 급속 열분해 반응기 (출처 : 한국기계연구원 보도자료 https://bit.ly/2mzJATQ)

 

※바이오 원유 : 바이오 원유는 나무 톱밥이나 풀 같은 바이오매스(생물체에서 얻을 수 있는 에너지원)를 공기가 없는 상태에서 급속 열분해해 증기로 만들고 이를 냉각시켜 만든 액체연료

 

 

기존의 유동층 반응기는 모래를 위에서 낙하시키는 것이 아니라 아래에서 강한 공기로 불어 올리는 방법을 사용하는데요. 이때 공기량이 많기 때문에 부피가 매우 크다는 단점과 발생하는 부산물을 모래와 분리해 별도로 처리해야 하는 불편함이 있다고 합니다. 해당 문제를 해결한 이 기술은 반응기 체적을 줄이고 운전 경비를 절감함으로써 경제적인 반응을 유도할 수 있다고 합니다.

 

 

그렇다면 어떻게 커피 찌꺼기로 바이오 원유를 만들 수 있을까요?

 

경사 하강식 급속 열분해 반응기 작동 원리 ⓒ이기운 제작

 

 

우선 반응기는 경사 하강식 구조로 제작돼 떨어지는 커피 찌꺼기와 가열된 모래가 효율적으로 접촉할 수 있도록 설계됩니다. 상단부에 건조된 커피 찌꺼기를 넣고 중력에 의해 떨어지도록 하면 약 500로 가열된 모래와 마찰하면서 증기, 가스, 숯으로 분리되는데요. 이 중 증기를 모아서 급속 냉각시키면 바이오 원유가 만들어져요! 공기가 없는 상태에서 커피 찌꺼기를 급속히 가열해 수증기처럼 증발시키는 급속 열분해 방식이 적용됐는데요.

 

경사 하강식 급속 열분해 반응기는 장점이 많아요. 위 그림처럼 가열된 모래는 재사용이 가능하고, 반응 과정에서 생기는 부산물 역시 모래 가열 시 재사용할 수 있다고 합니다.

 

바이오 원유는 액체 원료인 만큼 저장과 운반이 편리한 신재생 에너지원이어서 많은 관심을 받고 있죠. 하지만 나무 톱밥의 가격이 비싸기 때문에 상용화되기 힘든 상황이었는데요. 이런 문제를 해결할 수 있는 방안이 바로 커피 찌꺼기입니다.

 

ⓒ클립아트

 

커피 찌꺼기의 발열량은 톱밥으로 만든 원유보다 약 2,000kcal 높은 약 6,000kcal(1kg당)로 효율이 높습니다. 효율이 높은 이유는 커피콩이 지방산을 약간 포함하고 있기 때문이죠. 원두커피를 내린 뒤 컵을 살펴보면 커피 위에 기름기가 떠 있지 않나요? 이처럼 나무에는 없는 기름기가 원두에 있기 때문에 같은 양을 태워서 낼 수 있는 에너지가 더 큰 것이죠.

 

시간당 커피 찌꺼기 200kg을 바이오 원유 약 100kg으로 바꿀 수 있을 만큼 효율성이 높은데요. 설비를 24시간 가동한다고 가정하면 한 대로 커피 찌꺼기 5 톤을 처리해 바이오 원유 2.5 톤을 얻을 수 있습니다. 하루 동안 서울에 있는 커피전문점 1000여 곳에서 배출되는 커피 찌꺼기를 처리할 수 있는 수준이라고 하니, 환경문제 개선에 많은 도움이 될 거 같네요.

 

이 기술을 활용하면 버려지는 커피 찌꺼기를 이용해서 신재생에너지 활용률을 높이고 생활 쓰레기 문제를 해결하는 일거양득의 효과를 얻을 수 있답니다. 대단하죠?

 


 

 

다양한 커피 찌꺼기 활용사례

 

 

앞서 커피 찌꺼기를 활용해 신재생에너지를 만드는 사례를 소개했는데요. 그 외에도 커피 찌꺼기는 굉장히 다양하게 활용될 수 있어요.

 

 

ⓒ픽사베이

 

 

첫째, 커피 찌꺼기를 이용해 만드는 벽돌을 들 수 있는데요. 이 벽돌은 유해물질이 없는 천연 인테리어 마감재로써 자원 순환이 가능하고 습도조절에도 탁월해서 좋은 평가를 받고 있다고 합니다. 두 번째로는 도자기 유약으로 커피 찌꺼기를 태운 재를 이용한 연탄입니다. 우연히 발견된 제품인데요. 이 연탄은 석탄을 대체할 수 있을 만큼의 열량을 가지고 있고 이산화탄소 저감 효과까지 있다고 하니 좋은 제품인 것은 분명하죠?

 

커피클레이 앱 소개 화면 ⓒ구글플레이 캡쳐

 

세 번째 활용법은 커피 클레이입니다. 먹을 수 있는 재료로 만든 커피 점토를 이용하여 공예품을 만드는 활용법인데요. 국내에 많은 공방이 있어 체험이 다소 쉬운 편이니 한번 방문해 보시기 바랍니다. 네 번째 활용법은 바로 퇴비 사용법입니다. 커피 찌꺼기로 퇴비를 만들 경우 음식물 쓰레기로 만든 퇴비보다 염분이 없어 활용이 더욱 용이하다네요.

 

마지막 활용법은 커피 찌꺼기를 이용한 바이오 오일로 버스를 운행하는 방식입니다. 런던은 이 원료를 이용해 버스 시범 운행을 완료했고, 곧 상용화될 예정이라고 합니다.

 

 


 

재미있게 잘 읽으셨나요? 이제 커피를 마실 때 신재생 에너지 사업에 도움이 된다고 생각하니, 더 기분 좋게 마실 수 있을 듯합니다. 앞으로 환경문제 해결과 동시에 신재생 에너지 생산이 가능한 사업이 꾸준히 개발되길 기대해봅니다.

 

 

 

댓글쓰기 폼

한국전력 블로그 굿모닝 KEPCO!