폐비닐 연료로 때는 세계 첫 플라스마 발전소 4월 가동

전자파 플라스마 가스화발전
'그린사이언스' 이봉주 대표
전자파 플라스마 토치 활용
폐기물 등 쓰레기 태워 발전
폐플라스틱·비닐 문제 해결
태백철암발전소 3.0㎿ 발전
7500가구 사용 가능 전기량
의무보수 1달 뺀 330일 발전
CO2 제로 그린수소도 생산

"4월부터 세계 최초로 마이크로웨이브(전자파)를 이용한 플라스마 가스화 발전소가 가동된다."

신재생에너지 업체 그린사이언스 이봉주 대표는 "자체 개발한 마이크로웨이브 플라스마 토치 기술을 적용한 가스화 발전소를 돌리는 연료는 바로 목재펠릿 등 바이오매스와 폐비닐·폐플라스틱 등 각종 폐기물"이라며 "폐플라스틱·폐비닐이 전 세계적인 문제인데 이들 골칫거리를 연료로 사용하기 때문에 쓰레기 해결에 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 그러면서 이 대표는 "쓰레기 문제를 해결하는 것은 물론 발전 과정에서 나오는 부산물로 산업용이나 수소차 수요가 많은 수소도 생산할 수 있어 일석이조"라며 "전자파 플라스마 가스화 발전이 신재생에너지 업계에 새로운 이정표를 제시해 줄 것"이라고 강조했다. 제4의 물질 상태로 불리는 플라스마는 증기에 수천 도의 열을 가해 원자에서 전자가 떨어져 나가 서로 분리된 상태를 의미한다. 기존 쓰레기 소각장에 적용된 플라스마 아크 토치 방식은 플라스마를 얻기 위해 온도를 수천 도로 올리는 과정에서 과도한 전력이 소요돼 경제성이 낮고, 전압이 높은 전기를 받는 금속 전극 수명이 최대 300시간에 불과하기 때문에 고가의 전극을 주기적으로 교체해야 하는 문제가 있었다.

반면 그린사이언스가 개발한 마이크로웨이브 플라스마 토치는 마이크로웨이브를 이용해 플라스마를 만들어 전력 소요가 적고 금속 전극이 필요 없어 교체 비용이 들지 않는다. 2000도 넘는 불꽃 부피가 아크 플라스마의 50배에 달해 효율도 높다. 연소 시 발생할 수 있는 다이옥신 등 유해물질은 최소 3000도 이상 고온에 완전 연소되고, 차세대 에너지원으로 손꼽히는 수소를 부수적으로 생산할 수 있다.

이 대표는 "수십 년 전부터 일본과 인도 등을 비롯해 국내에서도 플라스마 아크 토치 방식으로 쓰레기를 소각했지만 경제성이 낮아 활용 범위가 작았다"며 "마이크로웨이브 토치는 아크 토치 대비 최소 10배 이상 효율이 높아 경제성 측면에서 월등하다"고 설명했다.

강원도 태백시 철암역 채탄장 옆에 건설한 태백 철암발전소는 그린사이언스가 세계 최초로 개발한 전자파 플라스마 토치 기술이 들어간 가스화 발전소(고체를 가스로 만들어 발전)다. 연간 발전용량은 3.0㎿로 1년간 7500가구가 사용할 수 있는 규모다. 발전 방식은 이렇다. 가장 먼저 초고온의 열을 발생시키는 전자파 플라스마 토치로 목재펠릿 등 바이오매스나 폐비닐·폐플라스틱 등 각종 폐기물을 연소시킨다. 이때 발생한 고온의 증기로 스팀터빈을 돌려 발전을 한다. 증기 발전에 그치는 것이 아니라 폐기물을 연소할 때 발생하는 탄소와 수소를 가스화 장치에서 혼합해 합성가스로 전환시킨 뒤 가스엔진을 구동하고 가스터빈을 돌려 발전하는 데 사용한다. 증기와 가스를 활용해 증기와 가스터빈을 돌려 발전하는 구조인 셈이다.

이 대표는 "가스엔진을 돌리는 가스화 발전소가 꽤 있는데, 대부분 연간 발전 가능 일수가 절반 미만인 반면 우리는 의무적인 보수관리 기간인 한 달 정도를 빼면 1년에 330일을 발전할 수 있다"고 강조했다.

태백 철암발전소에서 뽑아내는 수소가 태양광·풍력 등 신재생에너지로 물을 분해해 추출한 수소인 '그린수소'로 분류된다는 점도 주목받고 있다. 이 대표는 "바이오매스를 이용한 발전은 이산화탄소 배출량을 '0'으로 인정하기 때문에 여기서 발생하는 수소도 그린수소에 해당한다"며 "철암발전소에서 그린수소가 하루 600㎏ 정도 생산될 것"이라고 말했다. 수소 600㎏은 현대자동차 넥쏘 수소차 100대의 수소연료통을 꽉 채울 수 있는 양이다.

그린사이언스는 철암발전소 외에도 태백시에 하루 1t 규모의 폐비닐과 폐플라스틱을 연소해 수소 100㎏을 생산하는 플랜트를 건설하는 등 상반기에 일간 수소 총 1.2t 생산으로 매출 100억원 이상을 기대하고 있다.

한동대 대학원 첨단융합학과 교수인 이 대표는 미국 프린스턴대 교환교수로 한국형 초전도 핵융합 연구장치(KSTAR) 설계에 참여한 뒤 핵융합·플라스마 연구에서 한 우물을 판 플라스마 전문가다. 그린사이언스는 주력 사업을 화장품에서 신재생에너지로 바꾼 코스닥 상장사 글로본의 자회사로 올 초 편입됐다.

[안병준 기자]