에너지 인사이드

GS에너지가 전하는 10가지 이야기

아홉째, 쓰레기가 에너지가 되는 세상을 만들어갑니다.

2010.04.27

더 이상 내다 버릴 곳이 없는 폐기물 문제의 해결책은 없을까?

대기오염의 염려가 없고 방사성 폐기물까지 안전하게 소각시키는 플라즈마 방식의 처리 기술에 대해서 자세히 알아봅니다.

더 이상 방치할 수 없는 쓰레기 처리, 해결책이 필요합니다

현대 사회에서 쓰레기 처리의 어려움은 어제 오늘의 문제가 아니죠. 대량생산과 대량소비의 그림자가 대량폐기로 이어지는 상황이 거듭되면서 전세계적으로 같은 고민을 공유하고 있는데요. 쓰레기는 마땅히 줄여야 하고, 분리배출을 해야 하는 것은 당연하지만, 그러한 노력만으로는 늘어만 가는 쓰레기 처리에 근본적 대책이 되지 못하지요. 일단 내다 버릴 곳이 없습니다.

해양 투기는 국제적으로 금지되어 가고 있고, 매립지는 꽉 차서 새로운 땅을 찾기도 어려울뿐더러, 설사 매립을 하더라도 위생적으로 처리하지 않으면, 지질오염, 지하수오염 등 제2의 환경재해를 유발할 수 있습니다. 태워 없애려고 해도 중금속 및 화학물질에서 다이옥신 등 유해가스가 배출될 뿐만 아니라, 타고 남은 잔재물을 다시 매립해야 하는 문제가 남습니다. 음식물 쓰레기나 방사성 폐기물의 처리 문제는 더욱 골치 아프고 심각합니다.

이러한 문제를 해소할 수 있는 획기적 기술이 바로 플라즈마를 이용한 폐기물 처리 시스템 입니다. 플라즈마 토치를 이용해서 폐기물을 친환경적으로 처리할 뿐만 아니라, 유용한 에너지 및 자원으로 회수하기까지 하는 것이죠.

플라즈마 방식, 완전 소각에서 에너지 회수까지 가능해진다

플라즈마를 이용한 폐기물 처리 기술의 장점으로는 우선 뛰어난 친환경성을 들 수 있습니다. 기존의 소각로는 NOx, SOx, 다이옥신 등 대기오염 물질이 발생할 수 밖에 없어서 이것을 재처리하여 배출을 최소화하는 것이 최선이지만, 플라즈마 기술을 이용하면 이러한 오염물질이 원천적으로 발생조차 되지 않습니다.

또한, 기존 소각로에서는 타고 남은 잔재물이 약 15% 발생하는데 이것은 매립할 수 밖에 없고, 중금속이 포함될 경우에는 더 심각한 문제가 되지만, 플라즈마 기술을 이용할 경우에는 오히려 도로 포장재나 건자재 등으로 재활용이 가능한 슬래그(slag)로 배출 되어집니다.

두번째 장점으로는 단순히 폐기물을 태워 없애는 것으로 그치지 않고, 다양한 형태의 에너지와 자원으로 회수할 수 있다는 것이지요. 즉, 고순도의 합성가스(수소+일산화탄소)를 회수하여 발전에 이용할 수도 있고, 수소로 재처리하여 산업용으로 이용되거나 미래 자동차 연료로 활용될 수 있습니다. 폐기물 100톤을 처리할 경우 10MW 이상의 발전이 가능해져 약 1만가구가 사용할 수 있는 전기를 생산할 수 있습니다.

세번째 장점으로는 방사성 폐기물까지 포함한 다양한 형태의 폐기물 처리가 가능하다는 것입니다. 생활 폐기물은 물론 하수 슬러지, 산업폐기물, 병원폐기물, 석면, 소각재 등 보통의 불에 잘 안 타는 것, 안 녹는 것, 안 깨지는 것도 모두 플라즈마로는 깨고 녹이고 태워버릴 수 있습니다. 특히, 한국수력원자력㈜와 함께 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 용융 플랜트를 개발하였으며, 이와 관련된 해외 특허도 취득하여 우리나라의 원전 수출과 시너지 효과를 내다보고 있습니다.

네번째 장점으로는 높은 경제성을 들 수 있습니다. 설치비는 기존 소각로의 경우와 비슷하지만, 합성가스를 통해 발전을 할 수 있기 때문에 운영비는 기존 보다 30% 이상 절감할 수 있습니다. 또한 쓰레기를 태워 없애는데 그치지 않고 에너지 자원으로 회수할 수 있으므로, 짭짤한 부수입도 가능하겠지요.

원천 기술을 보유하다

기존 소각방식에 비해 이처럼 많은 장점을 갖게 된 기술의 요체가 바로 플라즈마(plasma)입니다.
플라즈마는 고체, 액체, 기체가 아닌 제4의 물질 상태로서, 고온에서 가스 입자가 이온과 전자로 분리돼 있는 이온화된 상태를 말합니다. 우주의 99% 이상을 차지하고 있다는 플라즈마는 최근 핵융합, 신소재 개발, 산업공정혁신 등에서 응용분야를 확대하면서 미래 환경분야의 중추 기술로도 꼽히고 있습니다.
최근 벽걸이 텔레비전으로 많이 쓰이는 PDP(Plasma Display Panel)도 플라즈마 전기방전을 이용한 상표시장치란 뜻이죠.

간단히 말해, 전기 불꽃을 일으켜 수천도 이상의 고온에서 플라즈마 상태를 만들어서 폐기물들을 열분해하여 가스로 만들고 녹이는 시스템입니다.
그럼 폐기물 처리에 이용되는 플라즈마 방식이라는 게 뭘까요?

플라즈마 방식의 폐기물 처리기술은 1960년대부터 미국, 유럽 업체를 중심으로 개발되었습니다. 하지만, 그것은 폐기물을 별도의 설비(코크스 등 추가 투입)를 통해 열분해 한 후 플라즈마를 이용하여 소각재를 용융하거나 배출가스를 청정화하는 분리형 기술에 머물러 있습니다. 반면, GS플라텍의 기술은 세계 최초로 폐기물의 열분해, 가스화, 용융화가 일체형 용융로에서 일괄적으로 이루어지기 때문에 추가 원료도 필요 없고 설비규모도 간단해지는 장점이 있으며, 그 원천기술에 대한 국제 특허를 여러 건 보유하고 있습니다.

전세계적인 녹색 성장의 흐름을 타다

GS플라텍은 2008년에 국내 최초로 플라즈마를 이용한 생활폐기물 처리 상용시설(하루 10톤급)을 경상북도 청송에 설치하여 운영하고 있습니다. 통상적으로 쓰레기 소각장을 설치하려면 주민들의 엄청난 반대에 부딪치게 되지만, 경북 청송에서는 최근에 시설을 추가로 설치하고자 하는데 서로 유치하고자 원하고 있습니다. 안전하고 깨끗하면서도 열과 스팀을 공급받을 수 있기 때문이죠. 그 외에도 교직원공제회와 하루 100톤 규모의 폐기물 발전소 프로젝트를 추진하고 있으며, 단계적으로 시설 및 사업규모를 확대해 나갈 계획입니다.

해외에서도 GS플라텍의 기술을 높이 평가하여, 이미 영국의 북동 잉글랜드 개발청과 미래형 친환경 도시에 수소공급시설로 도입을 협의중이고, 인도, 중동, 미국 등에서도 관심을 보이고 있습니다.
전세계적인 녹색성장의 흐름에 따라, 신재생에너지의 일종인 폐기물에너지화는 앞으로도 시장이 계속 확대될 것으로 예상됩니다.

정용호 차장
GS칼텍스 신소재사업화팀
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