플라즈마 친환경 기술, 폐기물 처리
플라즈마 상태를 이용하는 친환경 기술들이 점점 나오고 있는데요. 이전 글에서 플라즈마가 무엇인지, 현재 어디에 쓰이고 있는지 간단히 보실 수 있습니다.
플라즈마
일단 먼저 간단히 플라즈마에 대해 한번 더 소개 할게요.
플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 외의 제 4의 물질 상태로, 고온에서 가스 입자가 이온과 전자로 분리되 있는 이온화 상태를 말하죠. 미래 환경 기술 분야의 중요 기술로 주목받고 있는 플라즈마는 우주의 99% 이상을 차지하고 있습니다. 요즘은 핵융합, 신소재 개발, 산업공정 등에서도 많이 사용되고 있습니다.
이런 플라즈마 상태가 폐기물 처리에 이용되는 시스템을 대게 '플라즈마 컨버터(plasma converter)라고 부르는데요. 이 시스템에는 밀봉된 실린더에 질소나 공기와 같은 가장 안정적인 기체들을 채우고 두 전극사이에 큰 전류를 통과 시키면, 공기에서 전자가 방출되 기체가 플라즈마로 변환됩니다. 여기에 전류를 계속 흘려 주면, 번개와 같은 강렬한 에너지장이 형성되구요.
형성된 에너지 장에서 나오는 복사 에너지는 아주 강력합니다. 때문에 많은 분자들이 합쳐 형성된 고분자 화합물의 분자 사이의 결합을 끊어 놓는 식이지요. 예를 들면, 'CH2CHCl' 인 PVC 파이프를 플라즈마 장치에 넣으면 탄소,수소 등의 기체만 남게 되는 방식입니다.
공정
아래에 공정에 관련된 그림이 있습니다.
간단히 설명드리면, 기존의 소각시스템과 유사하다고 보시면 됩니다. 고온의 열을 이용해서 폐기물을 소각하는 것이지요. 하지만, 큰 차이점의 부산물에 있다고 보시면 됩니다. 소각의 경우, 연소 과정이기 때문에 산소와 폐기물의 원소가 결합되어 나오는 잔재물이 넣었던 폐기물의 약 15% 정도 입니다. 이것은 매립할 수 밖에 없고, 중금속이 포함되게 되면 더 문제가 심각해 지지요. 하지만 플라즈마 방식의 경우, 위에서 설명 드렸듯이 분자 사이의 결합을 끊어 내는 작용을 통해 부산물이 되는 화합물을 줄여 주지요.
폐기물의 완전 소각과 에너지 회수
플라즈마를 이용한 폐기물 처리 기술은 친환경적이다 라는 장점을 지니고 있습니다.
1. 대기
오염 물질이 발생하지 않음.
위에서 설명 드렸듯이 화합물의 분자사이 결합을 끊어 버리기 때문에 기존의 소각로에서 나오는 대기오염 물질인 NOx, SOx, 다이옥신이 발생할 수가 없죠. 원자 사이 결합이 끊어지고, 안정한 상태인 N2, O2, S 등의 형태로 방출되는 것이죠. 뒤에서 말하겠지만, 이러한 것은 재활용이 가능하겠죠.
2. 잔재물은
슬래그 형태로 배출되어 재활용 가능.
물론, 부산물이 아주 없는 것은 아닙니다. 예를 들어, 황(S) 과 관련된 물질이 들어 갈 가능성이 높은데, 이 경우, 원자상태의 기체로 빠져 나오는 것은 힘들죠. 하지만, 분자들 사이의 결합이 끊어지고, 다른 물질과의 결합에 촉매역할을 하는 물질을 넣을 경우 슬래그(slag) 형태로 배출할 수 잇습니다. 이 슬래그는 도로 포장재나 건자재 등으로 재활용이 가능합니다.
3. 다양한
형태의 에너지 자원으로 회수가 가능하다.
위에서 말씀 드린대로 안정한 상태의 기체들이 발생하는대요. 이뿐 아니라 고순도의 합성가스(수소 + 일산화탄소)를 회수하여 발전에 이용할 수도 있다고 합니다. 또한, 수소의 경우 재처리를 통해 산업용 혹은, 수소 자동차의 연료로 사용될 수 있지요. 폐기물 100톤 당 10MW 이상의 발전이 가능합니다.
이 외에도 플라즈마 시스템 자체가 태양 열보다 3배나 높은 고온을 활용하기 때문에 열과 스팀이 발생하게 됩니다. 이 열과 스팀은 주변의 가정에 공급할 수도 있구요. 이미 GS플라텍에서는 경북 청송에 2008년도에 플라즈마를 이용한 생활폐기물 처리 상용시설을 설치 하였고, 하루 10톤 급을 처리한다고 합니다. 여기서 나오는 열과 스팀이 주변의 가정에 이용되구요.
보통의 폐기물 처리 시설은 주민들의 엄청난 반대에 부딪히지만, 친환경 가치와 경제적인 면에서 서로 유치를 원할 수도 있겠네요
4. 다양한
형태의 폐기물 처리가 가능하다.
고온의 열을 통해 분자사이의 결합을 끊어내는 플라즈마 상태를 만들어 내는 기술은 다양한 형태의 폐기물 처리가 가능합니다. 생활폐기물은 물론이고, 하수도, 산업폐기물, 병원폐기물, 석면, 소각재 등 불에 잘 안타는것, 안깨지는 것 , 안족는것 을 모두 플라즈마로 깨고 분해해 버릴 수 있습니다.
GS 플라텍 에서는 심지어 방사성 폐기물 까지 폐기물 처리가 가능하다고 합니다. 한국수력원자력과 함께 방사성 폐기물 처리 용융 플랜트도 개발했다고 하네요. 원전 수출과 시너지 효과를 바라보고 있다고 합니다.
코멘트
플라즈마 컨버팅 시스템에도 당연히 전기는 들어 갑니다. 하지만, 들어간 전기보다 부산물로 나오는 에너지가 더 많기 때문에, 경제성 또한 우수하지요. 지구에서 인간이 만들어 내는 쓰레기의 량은 엄청나며, 그에 따른 소각량, 매립량 또한, 엄청나겠지요. 하지만, 플라즈마 기술을 이용하면, 쓰레기의 처리는 물론이고, 전기를 생산함과 동시에 다른 친환경 기술(수소 기술이나 열병합 발전)에 이용될 수 있다고 하니, 실로 놀라울 따름입니다.
친환경
기술에는 두 가지 측면이 있다고 생각됩니다. 환경오염을 줄이며, 효율을
높이는 기술과 친환경 에너지 생산 기술이지요. 플라즈마를 이용한 폐기물 처리 시스템의 경우, 쓰레기를 처리함으로써 환경오염을 줄이고, 그것을 통해 에너지 자원을
만들어 냄으로써 친환경 에너지까지 생산하는 두 가지 측면을 다 가지고 있는 진정한 친환경 기술이 아닐까 생각합니다.
REFERENCE
1. Insight of GS Caltex "쓰레기가 에너지가 되는 세상을 만들어 갑니다."
http://www.insightofgscaltex.com/?p=5443
2. 파퓰러사이언스 " 친환경에너지의 보고, 쓰레기"
http://popsci.hankooki.com/popsci_news/view.php?news1_id=3115&cate=15
3. 경제풍월 " 친환경 신성장독력 폐기물처리 에너지화"
http://www.econotalking.kr/xe/?document_srl=14082
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업계는 나쁘다 -_-