고유가시대, 폐기물 재활용으로 에너지절약
지난 9일 일본 훗카이도에서 G8 정상회의가 열렸다. 이번 정상회의에서는 지구온난화문제가 가장 중점을 두고 논의되었다. 1997년 일본 교토에서 열린 회의에서 채택된 교토의정서에 따라 선진 38개국은 2012년까지 온실가스 배출량을 90년 수준보다 평균 5%씩 감축하여야 한다. 그러나 급속한 경제발전에 따른 지구온난화의 속도가 빨라지면서 많은 자연재해를 야기하였고 이에 따라 개발도상국들도 지구온난화를 해결하기 위해 노력해야 하는 입장이 되었다. 우리나라 역시 발리로드맵에 따라 2013년부터는 온실가스 발생량을 줄여야 하는 입장이 되었다.
온실가스를 줄이기 위해 각국들은 많은 노력을 기울이며 대체에너지라 불리는 풍력, 수력, 태양열 등의 청정에너지 개발에 힘을 기울이고 있다. 청정에너지의 개발도 중요하지만 ‘자연은 순환한다’는 사실을 되새겨볼 때 에너지 개발뿐만이 아니라 환경을 오염시키는 원인들을 줄여 나가는 것도 함께 시행되어야 할 것이다.
폐기물을 재활용하여 에너지원으로 사용하려는 노력이 눈길을 끄는 것은 고유가 시대에 에너지 절약을 할 수 있을 뿐만 아니라 화석연료에 비해 온실가스 발생이 적기 때문이다.
폐기물은 크게 생활폐기물, 사업장폐기물, 지정폐기물, 의료폐기물 등으로 분류할 수 있는데, 우리의 생활과 가장 밀접하게 관련 있는 생활폐기물은 「대기환경보전법」, 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」 또는 「소음·진동규제법」에 따라 배출시설을 설치·운영하는 사업장이나 그 밖에 대통령령으로 정하는 사업장에서 발생하는 사업장폐기물 외의 폐기물을 일컫는다.
우리나라 폐기물 총 발생량은 1993년을 기점으로 점진적으로 증가하는 추세에 있다. 이 가운데 일상생활과 경제활동 과정에서 발생하는 우리나라의 생활폐기물은 1995년 쓰레기 종량제가 도입된 이후 크게 감소하였으나, 1999년 이후에는 점차적으로 발생량이 증가하고 있다. 1인당 생활폐기물 발생량은 1994년의 1일 1.3㎏에서 2003년에는 1일 1.05㎏으로 감소되었다. 특히, 실제로 매립 또는 소각 처리되는 폐기물의 양은 종량제 시행 이후 재활용률의 급증으로 크게 감소하였다. 그러나 국토 면적이 좁은 우리나라에서 매립을 할 수 있는 공간 확보가 쉽지 않고, 소각 역시 시설 건립과 관련하여 다이옥신과 대기오염 등 환경오염 문제와 주민들과의 이해관계 문제 등으로 지역 주민들과 많은 마찰을 빚고 있어 이것 역시 확보가 어려운 실정이다. 하여 폐기물 처리시설에서 발생하는 에너지를 지역 주민들에게 환원할 수 있는 재생에너지 환원기술의 필요성이 크게 대두되고 있다.
폐기물 처리기술의 기본은 감량화, 안정화 및 무해화에 있다. 기술혁신과 더불어 경제성장과 생활수준의 향상으로 폐기물 발생량의 증대와 폐기물 질의 변화를 가져왔으며 발생량 증대와 질의 변화는 자연의 정화작용을 전제로 하는 환경 순환 싸이클을 파괴할 가능성이 있는 바, 최근에는 환경오염을 방지하는데 그치지 않고, 폐기물로부터 유기물이나 에너지를 회수하는 적극적인 자원화 방안(폐자원 회수)이 강구되고 있다.
이러한 우리나라의 실정과 맞물려 한국환경자원공사(사장 고재영)가 국가 또는 지방자치단체 폐기물처리시설 설치에 대한 민간투자사업을 전문적으로 지원하는 민간투자지원팀(이하 민자지원팀)을 구성하여 본격적인 활동에 들어갔다.
민자지원팀은 환경부, 지방자치단체 등 주무관청이 위탁하는 폐기물처리시설 민자사업에 대한 타당성과 적격성 조사, 시설상업기본계획 검토, 사업계획서 평가 및 협상 등 민간투자 사업을 단계별로 지원하고 폐기물에너지화시설의 민간투자 활성화를 위한 컨설팅 및 연구를 수행하게 된다.
이에 따라 2012년까지 계획 중인 약 3조원 규모의 폐기물에너지 민간투자사업에 대한 안정화와 고품질화는 물론 음식물류폐기물자원화시설, 소각·매립시설 등 폐기물처리시설 민자사업에 대한 체계적이고 전문적인 지원이 가능하게 됐다.
공사는 민자사업 지원업무 수행을 위해 지난 5월30일 「폐기물처리시설민자사업세부업무처리요령」을 환경부로부터 승인받아 운영하고 있으며, 현재 경기 광주시 등 10여개소의 지자체에서 계획 중인 전처리시설(MBT) 및 고형연료제품(RDF) 사용시설과 음식물자원화시설 등에 대한 민간투자사업 지원을 본격 수행하고 있다.
현재 우리나라에서는 전국의 38개 대형 생활폐기물 소각시설에서 소각 시 발생하는 폐열을 재이용하고 있다.
현재 우리나라에서도 몇몇 지자체들이 폐기물 소각시설에서 나오는 열에너지를 이용하여 지역난방에 도움을 주고 있으며, 생활 폐기물을 이용하여 새로운 연료를 만들기도 한다.
남해군에서는 생활 폐기물에 유산균 등 미생물들을 폐기물에 투입하여 폐기물에 붙은 먹이를 미생물이 먹으며 열을 발생하고 이 폐기물의 수분을 빼앗아 건조한다. 이렇게 말려진 폐기물에서 비닐류만을 선별한 뒤 여러 번의 압축 과정을 거치면 RPF(Recycled Plastic Fuel)라 불리는 플라스틱 고형연료를 얻을 수 있다. 이 고형연료는 1kg 당 7000kcal의 높은 열량을 발생하여 시멘트 공장이나 발전소에서 사용되는 유연탄(3000~8000kca)을 어느 정도 대체할 수 있다. 남해군청의 자료에 의하면 톤 당 21만원에서 7만 원 정도로 약 3배 가량 처리 비용 절감 효과가 있고 2차 오염 물질인 다이옥신, 질소산화물 같은 물질을 획기적으로 줄일 수 있으며, 특히 매립하는 폐기물이 줄기 때문에 매립장 사용연수도 3배에서 5배까지 늘릴 수 있다고 한다.
대전시의 경우 생활 폐기물 소각장이 연간 26억 원의 에너지 판매수입을 거두고 있다. 대덕구 신일동에서 생활 폐기물 소각로 2기를 운영 중인 대전시는 폐기물을 소각하면서 발생하는 증기(200℃)를 1일 760톤 생산해 열병합 발전소에 판매, 연간 26억 원의 수입을 거뒤 이를 순수 에너지 비용 측면으로 계산하면 연간 98억 원의 에너지 대체효과가 있는 것으로 나타났다. 인근 열병합 발전소로 판매된 증기는 3·4산업단지에 소재하는 한솔제지 등 16개 업체의 공업열과 인근 아파트 단지의 지역 난방열로 사용된다.
또한 생활 폐기물 소각로는 첨단 환경오염방지 설비를 갖추고 있어 질소산화물, 일산화탄소, 황산화물 등 배출가스 측정치가 법적 허용기준을 크게 밑돌아 다이옥신 측정결과 법적 기준치인 0.1ng(10억분의 1g)의 1/10정도인 0.01ng이하로 안전성을 확보하고 있다.
이처럼 폐기물을 재이용하여 지자체의 경제에도 도움을 주고 있기 때문에 각 지자체들은 고유가 시대에 발맞춰 폐기물을 이용한 자원화시설 설립을 추진하고 있다.
울산시는 지난 23일 생활 폐기물 처리장인 남구 성암소각장에 폐열을 이용해 스팀을 생산하는 시설을 준공하고 가동에 들어갔다.
이 시설은 1일 350여 톤의 생활 폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 폐열을 이용해 시간당 45톤의 스팀을 생산해 일부는 자체적으로 사용하고 시간당 13톤 정도를 인근 (주)효성용연공장에 올해 말까지 공급할 계획이다.
또 시설을 확대해 내년부터 2010년 까지는 효성 등에 시간당 34톤의 스팀을 공급해 연각 47억 원, 2011년부터는 시간당 60톤씩 공급해 연간 80억 원의 수익을 올릴 예정이다.
이에 따라 효성은 연료로 사용하고 있는 1일 5만4천6백여 리터의 벙커C유를 스팀으로 대체해 연간 30억 원 이상을 절감하고 아황산가스 감축에 따른 탄소배출권을 확보하며, 대기질 개선에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
성암소각장의 스팀 생산시설은 자치단체와 기업체가 손잡고 폐에너지 재활용, 기업체의 원가절감을 통한 경쟁력 강화, 대기질 개선 및 지구온난화 방지 등에 기여하는 전국적인 모범사례가 될 것으로 기대된다.
울산시는 이 사업이 울산에코(Eco)사업단의 제안으로 추진돼 기업에서 발생하는 부산물이나 폐기물, 폐에너지를 다른 기업의 원료 및 에너지로 재자원화 하는데 결실을 보게 된 것으로 기업이 밀집해 있는 지역특성에 맞아 고유가를 극복하는데도 큰 도움이 될 것으로 전망하고 있다.
부천시는 생활 폐기물을 태우지 않고 고형연료(RDF:Refuse Deriverd Fuel)로 만들어 생산하는 '폐기물전처리시설(MBT)'의 건립사업을 실시한다.
부천시 오정구 대장동 폐기물소각장 단지 내에 건립될 MBT시설은 부천시내에서 발생하는 생활 폐기물(1일 231톤)가운데 쓰레기 분류수거가 완벽한 원미구 중·상동 지역 아파트의 생활 폐기물과 대형 폐기물 파쇄목 등 1일 90톤 정도를 사용해 이 중 45톤을 고형연료로 생산하게 된다.
180여억 원을 들여 건립할 이 시설에서 생산하는 고형연료는 한국중부발전㈜이 강원도 원주시에 건립 을 추진 중인 RDF전용 열병합발전소에 모두 판매된다.
부천지역에서 발생하는 생활폐기물을 고형연료화 할 경우 발열량은 평균 3천400Kcal/kg으로 열효율이 높고 폐기물 내 염소(Cl)는 고형연료 기준치(2%이하)이내인 0.2∼0.56%로 안전한 것으로 용역결과 나왔다.
또 수은도 검출되지 않았으며 카드뮴과 납, 크롬 등 중금속 함유량이 모두 기준치 이내인 것으로 조사됐다.
생활 폐기물을 이용하여 생산되는 RDF(Refuse Derived Fuel)는 폐기물 중에 포함된 병, 깡통과 같이 타지 않는 불연물을 제거하고 수분도 건조하여 제거하고 남게 되는 종이, 플라스틱과 같은 가연성분을 분필이나 막대 모양으로 만든 것이다. RDF는 가연성 폐기물을 파쇄→분쇄→건조→선별→혼합→성형→제품화의 과정을 거쳐 제조하게 된다. 이 경우 기존 폐기물은 수분함량이 40~60%인데 반하여 RDF는 5~10%정도로 조절이 가능하고 동시에 불연성 물질을 제거함으로써 발열량을 1000~3000kcal/kg에서 3500~4500kcal/kg으로 향상시켜 연료로써 이용가치를 높이는데 있다. 이렇게 할 경우 폐기물의 부패 및 악취가 방지되고 장거기 수송 및 장기 저장이 가능해진다.
RDF의 장점으로는 높은 발열량, 낮은 함수율, 적은 회재량(low ash content), 대기오염 저감, 균일한 조성 및 크기, 수송 및 저장성 향상, 취급 자동화를 꼽을 수 있다.
하지만 이러한 고형연료화 사업이 관리부실로 심각한 2차 오염 우려에 노출되어 있다.
재활용신고만 하면 관련 사업을 할 수 있어 어떤 폐기물로 연료가 만들어 지는지 전혀 확인되지 않고 있다.
또한 폐기물 에너지 자원화 사업에 대한 정부의 금전적 지원도 생색내기 수준이다.
풍력발전의 경우 킬로와트 당 450원, 태양열은 800원을 지원하고 있지만 폐기물을 에너지로 이용하는 발전에는 고작 70원 만을 지원하고 있다.
정부의 지원문제와 더불어 소각시설의 운영현황도 대부분 열판매에만 한정되어 있을 뿐 에너지 활용이 미비한 수준이다.
또 다른 문제점은 폐기물을 재이용 하려면 재활용을 늘려야 하는데, 재활용을 정말 원칙대로 하면 소각장에 태울 폐기물이 없어진다는 것이다. 만약 플라스틱, 가구, 가전제품, 종이, 필름류 포장재(라면이나 과자 포장지) 등이 100% 재활용된다면 소각로에 들어갈 폐기물은 헌옷이나 이불, 담배꽁초 등을 제외하면 화분흙처럼 불에 타지 않는 물질밖에 없을 것이다.
실제 일본의 경우(2001년과 2002년 센다이 시의 사례) 플라스틱 재활용이 늘어나면서 소각장 발열량이 쓰레기 1kg 당 2410kcal에서 2142kcal로 줄었고 결국 전력판매 수입과 에너지 절약 효과가 약 10% 정도 감소한 것으로 나타나기도 하였다.
플라스틱은 모두 석유에서 만들어진 물질이기 때문에 소각할 경우 높은 열에너지를 발산한다. 현재 일본이나 한국의 대도시에서 발생하는 생활 폐기물 중 폐플라스틱이 차지하는 비율은 약 15~20% 정도로 알려져 있다.
이렇듯 폐기물을 이용한 신에너지 사업에서의 관건은 생산된 고형연료의 품질을 어떻게 균일하게 하느냐는 것이다. 현재 고형연료가 많이 소비되어지는 시멘트 공장과 같은 산업체에서는 에너지 절감 및 온실 가스 감축에 큰 효과가 있지만, 고형연료를 생산해도 이를 고정적으로 사용할 산업체가 그리 많지 않은 상황이다.
결국 품질 좋은 연료의 생산과 함께 적절한 수요처의 창출이 고형연료 활성화의 관건인 것이다. 더불어 정부의 정책이 단지 생색내기 정책이 아닌 보다 효과적이고 체계적으로 이루어져야 할 것이다.
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