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제목 환경 문제 해결의 두 마리 토끼를 잡는 플라즈마
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현재 우리가 당면하고 있는 환경 문제는 크게 두 가지의 근원적 갈래로부터 발생되고 있다. 화석연료 사용으로 인한 온실가스의 과도한 배출이 지구온난화로 이어지는 환경 문제와 또 하나는 산업화로 경제 수준이 높아짐에 따라 늘어나는 산업 및 생활 폐기물로 인한 환경오염에 의해 생기는 문제이다.

 

지구온난화에 의한 환경 문제는 단순히 한 나라 또는 한 지역의 문제가 아닌 범지구적 문제이다. 지구온난화에 의한 급격한 기후 변화 문제에 범지구적으로 대응하기 위해 1992년 유엔기후변화협약이 채택되었고, 이를 구체적으로 이행하기 위해 1997년에 교토의정서가 채택되었다. 이후 이의 발전된 형태로 지난 2015년 12월 12일 196개국 대표가 모인 가운데 '파리협정(Paris Agreement)'이 채택된 바 있다. 파리협정은 지구온난화 문제를 해결하기 위해 장기적으로 온실 가스 배출원인 화석연료 사용에서 벗어나 저탄소에너지 구조로 이행하자는 큰 틀에서의 합의이다. 이러한 저탄소에너지 구조로의 이행을 위해서는 탄소 배출이 없는 에너지원의 발굴과 개발, 그리고 이를 확대하기 위한 노력이 필요하다.

 

워런 버핏의 버크셔 해서웨이 회장은 쓰레기 물동량을 추적하면 경제가 성장하고 있는지, 주춤거리는지, 아니면 뒷걸음질 치는지 알 수 있다고 했다. 즉 폐기물 배출량과 경제 동향은 긴밀한 연관성이 있다는 것이다. 경제 수준이 높아지면 어쩔 수 없이 다양한 형태의 폐기물 배출량이 늘어나게 마련이며, 이는 환경을 오염시키고 점차 인류의 삶의 질을 떨어뜨리게 된다. 이러한 폐기물의 처리 방식으로는 해양투기, 육상매립, 소각 등이 있으나 국내에서는 2016년 1월 1일부터 해양투기방지 협약(런던협약/의정서) 등에 의해 폐기물의 해양배출이 전면 금지가 되었다. 소각이나 매립을 통한 육상처리 역시 님비현상으로 인한 민원의 발생으로 소각시설이나 매립장의 신규 확대는 더욱 어려워지고 있는 상황이다.

 

이 같은 두 갈래의 환경문제를 장기적으로 해결하기 위해서는 온실가스 배출이 없는 탈탄소 에너지원의 개발과 함께 늘어나는 폐기물의 친환경적이고 안전한 처리기술 개발이라는 두 마리의 토끼를 잡아야 한다. 기후변화에 의한 환경문제 해결을 위해 단기적으로는 저탄소에너지 기조 하에서는 천연가스가 신재생에너지를 백업할 수 있을 것이다. 하지만 완전한 에너지 패러다임 변화를 위해서는 궁극적으로 온실가스 발생이 없는 에너지원의 개발이 필요하다. 또한 증가하는 폐기물에 의한 환경 문제 해결을 위해서는 폐기물의 재활용 및 자원화 또는 에너지화를 통해 매립 또는 소각의 처리량을 꾸준히 줄이는 노력이 필요하다. 이와 함께 반드시 소각 또는 매립을 해야 하는 폐기물 발생 시 활용할 수 있는 친환경적이고 안전한 폐기물 처리 방법의 개발이 필요하다.

 

이러한 온실가스와 폐기물에 의한 인류의 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 장기적 대안이 있다. 바로 플라즈마다. 우주의 99% 이상을 차지하고 있는 플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이어 물질의 제 4의 상태로 이온과 전자로 구성된 기체 상태를 말한다. 초고온 플라즈마 상태인 태양의 중심에서는 수소 원자핵들이 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생한다. 지구에서도 태양처럼 초고온 플라즈마를 발생하고 제어해 핵융합에너지를 만드는 인공태양 연구가 활발히 진행되고 있다. 궁극적으로 탄소 발생이 없는 인공태양에 의한 핵융합에너지는 화석연료의 온실가스 발생에 의한 환경 문제, 즉 지구온난화에 의해 발생하는 환경문제를 안정적으로 해결할 수 있는 미래에너지원으로 꼽힌다.

 

플라즈마는 또한 다양한 형태의 폐기물의 친환경적이고 안전한 처리의 궁극적 대안이 될 수 있다. 플라즈마는 수천도 이상 고온의 물리적 특성과 반응성이 강한 화학적 특성 때문에 폐기물의 상태나 종류에 관계없이 처리가 가능하다. 일반 소각로에서의 연소반응과 달리 수천도 이상의 고온으로 폐기물을 기본 물질 구성 원소로 분해 또는 용융시켜 버릴 수 있다. 이러한 플라즈마 폐기물 처리는 온실가스 발생을 최소화하는 동시에 다이옥신과 같은 유독가스나 미세먼지 발생이 없어 궁극적으로 친환경적이고 안전한 폐기물 처리 대안이 될 수가 있다.

 

우주의 근간이 되는 플라즈마는 융합과 분해라는 양 기능을 통해 탈탄소의 핵융합에너지 개발과 친환경적이고 안전한 폐기물 분해라는 환경 문제 해결의 두 마리 토끼를 잡을 수 있다. 플라즈마는 어쩌면 화석연료의 과도한 사용으로 배출된 온실가스에 의한 지구온난화와 지속적으로 늘어나는 폐기물에 의한 환경오염으로 점점 위기에 처해져 가는 인류의 생존을 위해 준비 된 자연의 선물이 아닐까 한다. 유석재 국가핵융합연구소 선임단장

 

 

 

<출저 : 대전일보> 보도일자 '17.8.21 

 

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