■ 폐기물에 인공 번개 쏴 에너지로… 쓰레기서 노다지 캔다
"쓰레기를 전기, 스팀, 열, 수소 에너지로 바꿔주는 보물이죠. 방사성 폐기물량도 20분의 1로 줄여주기 때문에 현재 포화 상태인 방사성폐기물처리장(방폐장) 문제를 동시에 해결할 수 있습니다."
지난 27일 방문한 대전 전민동에 위치한 재생에너지 기업 GS플라텍 한 켠에 서너 개의 크고 작은 상자를 이어놓은 듯한 이상한 시설이 있었다. 입구로 라면 봉지, 나무, 고무 타이어 등 폐기물이 쏟아져 들어가는 모습이 언뜻 쓰레기 처리 시설처럼 보였다. 신명균 GS플라텍 대표는 "3톤 규모의 폐기물을 귀한 에너지로 바꿔주는 플라즈마 용융 시설"이라고 설명했다.
플라즈마 용융 기술은 어려운 이름에 비해 간단한 원리다. 플라즈마란 물질의 제4 상태로 자연에서 흔하게 볼 수 있는 번개와 유사하다. 플라즈마 토치라는 전자총이 쓰레기에 섭씨 5,000~2만도의 인공 번개인 플라즈마를 쏘면 폐기물이 녹으면서 가스로 변한다. 이렇게 변한 가스에서 전기, 스팀, 열, 수소 에너지를 뽑아 낸다. 한마디로 번개로 폐기물을 녹여 에너지를 만드는 기술이다.
에너지를 뽑아내고 남은 찌꺼기는 검은 모래 형태인 슬래그로 배출된다. 슬래그 또한 벽돌, 대리석, 도로 포장용으로 재활용한다. 어느 것 하나 버릴 것이 없는 셈이다. 흔히 쓰레기를 태울 때 나오는 다이옥신 등 환경오염 물질이 10분의 1 이하로 줄어들어 거의 배출되지 않는 것도 이 기술의 강점이다.
GS칼텍스는 이 같은 장점에 주목해 지난해 4월 관련 기술을 보유한 애드플라텍을 인수해 GS플라텍으로 사명을 바꾸고 폐기물 에너지 사업에 본격 뛰어들었다. 이미 해외에서도 GS플라텍의 기술을 높이 평가해 관련 사업을 제안하고 있다.
인도는 델리와 뭄바이를 연결하는 고속도로에 GS플라텍의 플라즈마 용융 시설을 50㎞ 간격으로 건설해 천연가스(CNG) 차량들에 연료 공급을 위한 수소 충전소로 활용할 계획이다. 중동 지역의 한 국가는 2015년까지 원유 시설 근처에 플라즈마 용융 시설을 이용한 원유 찌꺼기 처리장 건설을 논의중이다. 원유 찌거기는 고발열 물질이어서 폐기물 에너지로 재활용하기 좋다.
영국 노스이스트 지역에도 이르면 내년에 수소 타운이 건설된다. 지역에서 나오는 폐기물로 수소 에너지를 만들어 지역 내 조명, 냉난방 등에 사용하는 방안을 검토중이다.
GS플라텍에 따르면 플라즈마 용융 기술을 통해 산업폐기물 1㎏당 휘발유 0.66리터, 경유 0.59리터의 에너지를 얻을 수 있다. 승용차로 12.4km를 주행할 수 있는 양이다. 생활 폐기물과 하수 침전물 1㎏에서도 각 6.5㎞, 8㎞를 주행할 수 있는 에너지가 나온다.
방사성 폐기물 처리에 활용하는 방법도 성장성이 큰 만큼 주목하고 있다. 현재는 방사성 폐기물을 그대로 드럼통에 넣어 매장하지만 플라즈마 용융 기술로 녹이면 부피를 최대 20분의 1로 줄이고 에너지도 뽑을 수 있다.
플라즈마 용융 기술 외에 폐기물고형연료(RDF)도 폐기물을 활용한 에너지로 주목받고 있다. RDF는 도시 쓰레기 중에서 종이 목재 플라스틱 같은 가연성 물질만 잘게 부수고 압축해서 만든 고체다. 이를 태워 에너지를 얻는 방법이 열병합발전이다.
한국중부발전은 내년 1월에 문을 여는 RDF를 이용한 열병합발전소에 큰 기대를 걸고 있다. 내년 가동하는 열병합발전소는 시간당 75톤의 열을 생산해 국도화학 등 제2산업단지 입주 기업 9곳에 공정 스팀용으로 공급할 예정이다. 또 발전 과정에서 생산되는 9.8㎿ 전기를 한국전력에 판매할 계획이다. 남인석 한국중부발전 사장은 "기후 변화에 대응해 RDF 등 신재생에너지 활용도를 계속 높여나갈 것"이라며 "이를 이용해 연 265억 원의 매출 증대를 목표로 하고 있다"고 밝혔다.
주요 건설업체들도 폐기물 에너지 사업을 각 지방자치단체와 진행하고 있다. 벽산건설은 메탄가스를 활용한 연료전지 발전사업을 부산 광역시와 진행 중이다. 부산의 한 하수처리장에 관련 시설을 마련해 1,200㎾ 규모의 전기ㆍ열 에너지를 생산하고 있다. 벽산건설은 이를 통해 연간 9,460㎿h의 에너지를 생산하는데, 이는 4인 가족 2,160가구가 1년 동안 사용하는 에너지량이다. 뿐만 아니라 온실가스 감축량도 100만 그루의 나무를 심었을 때와 같다.
현대건설은 지난해 12월 음식물 폐기물 액체에서 메탄가스를 만드는 시설 공사에 들어갔다. 음식 폐기물 중 고체는 가축 사료로 쓰고, 액체는 메탄가스로 만들어 인근 시설에 판매할 계획이다. 현대 건설은 이 같은 방식으로 하루 평균 300톤의 음식물 쓰레기를 처리 할 수 있을 것으로 보고 있다.
대전=채희선 기자 hschae@hk.co.kr
■ 다양한 신재생 에너지
세계 각국은 바이오나 풍력, 태양광 외에도 다양한 분야에서 활용 가능한 신재생 에너지에 대해 높은 관심을 갖고 있다. 특히 수소와 지열, 해양에너지 등은 널리 알려지지 않았지만 숨어 있는 신재생 에너지로 꼽힌다.
수소는 물을 전기분해해서 얻는 신재생 에너지이다. 현재 수소는 기체 상태로 저장하고 있으나 보관 방법에 비해 경제성과 안정성이 떨어진다는 점이 문제다. 이를 해결하려면 액체 및 고체로 만들어 저장하면 된다.
이를 위해서는 우선 수소를 분리해야 한다. 수소 분리는 전기나 저온열로 분해하거나 금속산화물을 촉매로 이용하는 방법, 화석연료를 태울 때 올라오는 수증기에서 수소를 분리하는 방법 등이 개발됐다. 이렇게 얻은 수소는 고순도 제조 기술을 통해 걸러낸 뒤 액체 또는 고체로 저장한다. 액체 저장은 독일에서 상용화했다. 저장된 수소는 연료전지로 제작돼 가정의 난방이나 조명, 공장가동, 자동차 등에 에너지로 활용할 수 있으나 관련 기술이 상용화 단계에 이르지 못했다.
수소에너지는 미국 캐나다 일본 독일 덴마크 등 선진국들이 앞다퉈 연구하고 있다. 특히 미국은 2040년에 수소연료전지가 미국의 1일 석유수입량인 1,100만 배럴을 대체할 것으로 추산하고 있다. 이에 따라 12억 달러를 들여 관련 기술을 개발하고 있다. 일본도 2020년까지 24억 달러를 들여 수소전지를 개발해 이를 원료로 사용하는 500만 대의 수소 자동차를 보급할 예정이다. 국내도 아직 수소 분리와 저장 기술이 기초 단계이기는 하지만 상용화를 목표로 수소스테이션 실증 연구 등을 진행 중이다.
지열에너지는 지하수나 지하의 열 등의 온도차를 이용해 냉난방에 활용하는 기술이다. 지열에너지에 세계 각국이 관심을 쏟는 이유는 태양열의 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되기 때문이다. 이렇게 태양열을 흡수한 땅 속 온도는 지형에 따라 다르지만 섭씨 10~20도 정도를 유지한다. 따라서 열펌프를 이용하면 땅 속에 저장된 태양열인 지열을 충분히 난방 시스템에 이용할 수 있다. 우리나라 일부 지역의 경우 1,2㎞ 심층부의 지중온도는 섭씨 80도 정도여서 충분히 난방 등에 활용할 수 있다.
해외의 경우 1912년에 스위스에서 처음 특허가 출원된 이후 1970년대 미국을 중심으로 지열펌프 등 본격적인 실용 기술이 개발됐다. 일본도 지열펌프를 활용해 도로 위에 쌓인 눈을 녹이는 시스템을 도입했다. 국내에서도 수입 위주인 지열펌프를 국산화 할 수 있는 기술 개발에 주력하고 있다.
해양에너지는 해양의 조수, 파도, 해류, 온도차 등을 변환시켜 얻는 에너지다. 보통 에너지를 얻는 방법에 따라 조력, 파력, 온도차 발전 등으로 불린다. 조력은 해수면의 상승과 하강운동을 이용해 전기를 생산하는 방식이고, 파력은 높은 파도인 파랑 등으로 터빈을 돌려 에너지를 얻는 방식이다. 온도차 발전은 해양 표면과 심해의 온도차를 이용해 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 기술이다.
그러나 조력발전은 해저 지반이 견고해야 하며 파력 발전, 온도차 발전은 선박 항해에 방해가 되지 않아야 하는 등 입지 조건이 까다로운 단점이 있다.
최연진기자 wolfpack@hk.co.kr
[ⓒ 인터넷한국일보(www.hankooki.com), 무단 전재 ？재배포 금지]
기사 URL이 복사되었습니다.
댓글0