플라즈마 토치 기술을 적용한 플라즈마 연소ㆍ융합 소각반응 원천연구에 착수하는 플라즈마기술센터 연구진이 시험 시설을 살펴보고 있다.[제공=국가핵융합연구소]

- 기존 소각로에 플라즈마 기술 적용…핵융합硏 플라즈마 연소·융합 소각 연구 착수

[헤럴드경제=구본혁 기자] 산업 발전과 폐기물은 불가분의 관계다. 산업이 발달하면서 다양한 유해 폐기물과 생활 폐기물이 크게 증가하고 있다.

상당수의 폐기물은 재활용되지만, 폐기물 처리 문제로 여전히 골머리를 앓고 있다. 특히 환경에 대한 관심이 높아지면서 폐기물 처리 문제가 민감한 사회적 이슈로 부상했다.

이런 문제를 한꺼번에 해결할 수 있는 기술이 바로 플라즈마를 이용한 고온 소각이다.

국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터는 올해 플라즈마 폐기물 처리 기술 자문위원회와 TF를 구성하고, 2019년부터 본격적인 연구개발에 착수한다. 우선 2000℃의 고온으로 시간당 10kg의 폐기물을 처리할 수 있는 ‘플라즈마 연소ㆍ융합 소각반응 실험기’를 구축하고, 반응 연구 등을 거쳐 2021년 플라즈마 연소 융합 소각반응로를 개발할 계획이다.

최용섭 핵융합연구소 융복합기술연구부장은 “플라즈마를 이용한 폐기물 처리는 원리적으로 보면 고온의 플라즈마로 폐기물을 분해해 분자 수준으로 처리하는 것”이라며 “이를 위해서는 많은 에너지가 소요되는 문제가 있어 경제성을 높일 수 있는 방안을 찾는 것이 상용화의 관건”이라고 설명했다.

플라즈마기술연구센터가 착수하는 연구는 ‘플라즈마 소각’이 아니라 ‘플라즈마 연소·융합 소각’ 기술이다.

기존 폐기물 연소 소각로에 플라즈마 토치를 융합해 비용을 낮추면서도 효율성을 높이겠다는 것. 이렇게 기존의 연소 소각로에 적용할 수 있는 고온 소각용 플라즈마 발생원을 만들고, 최적의 소각로 내열 소재와 구조 등을 찾는 것이 이번 연구의 핵심이다. 기존 연소 소각로에 플라즈마 토치로 고온의 열을 가했을 때 어떤 반응이 일어나고, 어떤 현상이 나타나는지 규명하는 원천연구를 수행하게 되는 것이다.

핵융합연구소는 이미 플라즈마 석탄가스화 개발 사업을 통해 플라즈마 토치 기술에 관한 선행 연구를 수행했다. 플라즈마를 장시간 안정적으로 만들어 내는 마이크로웨이브 스팀 플라즈마 장치(토치)를 이용해 저급석탄을 가스화하는 것이다. 이때 구축했던 설비와 장비는 플라즈마 연소 융합 소각 반응 연구에도 활용할 예정이다.

플라즈마 연소 융합 소각반응 연구의 1차 목표는 오는 2020년까지 시간당 10kg의 복합 난연재를 2000℃의 플라즈마로 처리할 수 있는 소각반응 실험기를 구축하는 것이다. 이후 2021년부터 시간당 60kg 정도를 처리할 수 있는 파일럿 연소ㆍ융합 소각반응로를 구축하고, 플라즈마 연소 융합 소각반응 실증에 착수하게 된다.

최 부장은 “환경 문제에 대한 관심이 높아지면서 실제 현장에 적용할 수 있는 플라즈마 폐기물 소각 관련 기술도 기대감이 상당히 높다”면서 “궁극적인 목표가 상용화인 만큼 이를 가능하게 하는 파생기술 연구에 주력해 나갈 방침”이라고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com