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쓰레기 더미 '무한 에너지원'으로 변신
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쓰레기 더미 '무한 에너지원'으로 변신
  • 이성주 기자
  • 승인 2020.09.08 10:43
  • 댓글 0
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쓰레기 더미에 찾은 '무한 에너지원'...쓰레기 폐기물에 들어 있는 수소(H₂)를 추출하는 방법
생산 비용·안전성 등에 대한 문제...수소를 생산함과 동시에 폐기물도 함께 처리하는 방안으로 나아가야
ⓒPixabay
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[프롤로그=이성주] 지난해 눈길을 끌었던 뉴스 중에는 산처럼 쌓인 '쓰레기 더미'와 관련한 것이 있었다. 일명 ‘쓰레기 산’이라 불리는 쓰레미 더미는 처리 시설의 부족과 값싸고 손쉽게 쓰레기 처리를 하려는 이들의 이기심에서 만들어졌다. 이런 쓰레기 산들은 제대로 된 처리 시설을 갖추지 않은 상태에서 그대로 쓰레기만 버려 쌓아 올린 것들이라 이후 처리 비용도 더 들 뿐만 아니라 환경적인 후유증도 극심한 문제점을 안고 있다.

이런 불법적인 쓰레기 산이 아닌 합법적인 쓰레기 매립지의 경우에는 제대로 된 처리 시설을 갖추고 있음에도 불구하고 환경오염이 발생하는 경우가 있다. 그 밖에도 무제한적으로 매립할 수 없기 때문에 쓰레기 배출량이 늘어갈수록 매립지 선정의 고민이 깊어지고 있다. 누구도 자신이 거주하는 곳 인근에 쓰레기 매립지가 들어서는 것을 반길 리 없기 때문이다.

◇쓰레기 더미에 찾은 '무한 에너지원'

해외의 사정도 매한가지다. 오히려 국토 면적이 넓은 국가에서는 국내보다 더 높이 더 많이 쌓인 쓰레기 산들이 수두룩하며, 이런 쓰레기 산을 해결하고자 하는 노력은 이전부터 계속되어 왔다. 아무리 땅이 넓어도 쓰레기를 무한정 받아들일 수 없기 때문이다.

그러나 많은 노력들은 단 하나의 이유로 인해 극복하지 못하고 몰락했다. 바로 자본주의에서 절대적인 가치인 ‘수익성’ 때문이다. 이를 넘어서지 못한 노력들은 더는 이어지지 않았다. 기껏해야 매립지에서 발생하는 메탄이나 이산화탄소와 같은 *매립 가스를 이용하는 방법만이 살아남았다. *매립 가스는 매립된 쓰레기에 포함된 유기물을 미생물이 분해하는 과정에서 발생하기에 생산에 비용이 들지 않는 장점이 있다

최근 기술이 발전함에 따라 이전이라면 사라졌을 노력들이 서서히 빛을 발하고 있다. 그중의 하나가 쓰레기 더미에서 '무한한 에너지원'을 얻는 방법이다. 현대사회가 배출하고 있는 대부분의 쓰레기 폐기물에는 수소(H₂)가 포함되어 있는데, 이를 쓰레기에서 추출하는 것이다.

이에 대해 캘리포니아 롱비치에 위치한 WAYS2H사의 최고경영책임자(CEO)인 장 루이 킨들러(Jean Louis Kindler)는 지난 7월 와이어드 인터뷰에서 “우리가 처리하기 위해 노력하는 모든 폐기물에는 수소가 포함되어 있다”면서 구체적으로는 “(수소 추출에)이용 가능한 플라스틱, 도시 고형 폐기물, 의료 폐기물 등에 존재한다”고 설명했다.

WAYS2H사의 솔루션은 플라스틱을 포함한 유기 폐기물을 열 변환 처리로 분해하고 여기에 포함된 수소를 추출하는 시스템이다. 해당 시스템은 *가스화 플랜트(Gasification Plant)와 유사하다. 먼저 폐기물을 분류하여 탄소나 수소가 없는 폐기물을 제거하고, 나머지를 파쇄한다. 파쇄된 폐기물을 기화 챔버에서 약 540℃로 가열해 수소와 메탄, 이산화탄소가 혼합된 합성 가스를 생성한다. 이를 정제하는 과정을 거쳐서 수소만 추출한다. *가스화 플랜트는 석탄이나 목재 같은 것을 태워서 가스를 만들어 천연가스처럼 연료화한다.

킨들러 CEO는 “그러나 (쓰레기 더미의 대부분인) 도시 폐기물과 같이 원재료를 알 수 없는 복잡한 폐기물일 경우에는 반응을 예상하기 어렵고 적절한 온도를 제어하는 것이 매우 어렵습니다”라고 말했다.

◇생산 비용·안전성 등에 대한 문제...'수소(H₂)'를 생산함과 동시에 폐기물도 함께 처리하는 방안으로 나아가야

기술의 발달로 수익성이 크게 개선되었음에도 여전히 자유시장 논리에 의해 화석연료를 기반으로 생성되는 수소에 비해서 생산비용이 높은 것이 가장 큰 문제이다. 실제로 현재 생산되는 대부분의 수소는 천연가스 등의 화석 연료에 의해 만들어진다. 이유는 생산비용이 저렴해서이다. 이런 까닭에 수소 개발과 관련된 프로젝트들은 비용 절감을 목표로 하는 경우가 많다.

생산비용 절감으로 효율성을 갖추는 것 외에도 다른 문제가 있는데, 생산의 안정성이다. 비영리 청정에너지 연구기관인 록키 마운틴 연구소(Rocky Mountain Institute)의 산업 및 중량물 운송 애널리스트인 토마스 코흐 블랭크는 폐기물의 가용성 문제로 인해 폐기물로 수소를 얻는 것에 큰 장점이 없을 거라고 지적했다.

그는 “(폐기물에서 수소를 얻는 것이) 나쁜 아이디어라고 말하는 것은 아니다”라고 전제하며 “폐기물을 통해서 수소를 생산하는 것은 좋지만, 넓은 관점에서 수소의 생산 확대를 두고 생각해볼 때 적절하다고 보기 어렵다”라고 말했다. 

폐기물을 통해서 수소를 생산하는 시스템에서 수소 생산의 안정성은 폐기물의 지속적인 공급이 필요하다. 그렇기 때문에 폐기물 수요가 공급을 초과할 경우 생산의 안정성을 보장하기 어렵다는 지적이다. 실제로 킨들러 대표도 이 같은 지적에 공감하며 폐기물에서 수소를 추출하는 기술이 수소의 수요 확대에 부응하기보다는 수소를 생산하면서 동시에 폐기물도 처리하는 방안으로 나아가야 한다고 말했다.

◇국내의 사정...아직 먼 나라 이웃나라 이야기

국내의 경우, 이 같은 시도는 아직 머나먼 이야기이다. 해외의 사정과 비교했을 때 여전히 청정에너지 분야에서 뒤처져 있으며, 실제로 국내에서 논의 중인 사항들은 석탄발전 대신 LNG 발전을 하는 것이나 원자력발전을 언제까지 유지할 것인지에 대부분의 관심이 몰려있다.

심지어 이처럼 석탄발전을 줄이는 데 집중하는 것도 국내에서만 해당하는 사항이다. 국내의 석탄발전을 축소하면서 공기업이 해외 석탄발전에 투자하는 모순적인 사업을 진행하기도 하고 있다. 이에 국내외 환경단체들은 정부가 눈 가리고 아웅 식의 행위를 벌이고 있다고 규탄하는 실정이다.

그나마 한국서부발전이 충청남도 태안에 석탄 가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle)을 이용한 가스화 플랜트를 운영하여 석탄발전보다 환경오염이 그나마 적은 방식을 찾고 있는 수준이다. 



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