현재 우리나라는 1980년대 후반부터 도시폐기물 소각시설을 설치하기 시작하여 전국적으로 20 여곳의 대형 소각장이 가동되고 있으며 대기오염 방지 기술도 발전에 발전을 거듭하여 불과 10 여년 동안에 선진국 수준의 대기오염 배출기준을 만족하는데 아무 문제가 없을 정도로 되었다. 그러나 소각후 발생 하는 소각재의 경우 비산재는 고형화등의 처리 후 매립하고 바닥재는 별도 처리없이 매립하는 실정이어서 매립 후 시간이 흐를수록 매립된 소각재에서 용출되는 다이옥신과 소각재 중에 포함된 중금속 등에 의한 토양오염과 수질오염의 우려가 남아 있는 것이 사실이다. 소각후 남는 소각재는 폐기물량의 약 15 %, 비산재는 약 1.5 % 정도 발생하는 것으로 볼 때 매립은, 특히 다음 세대에 유산으로 남겨진다는 점에서 더 이상 적절하지 않은 해결책으로 생각되며 유럽과 일본 등 선진국에서는 이미 이와 같은 소각재에 대한 무해화 처리기술이 개발되고 속속 상용화되고 있으므로 우리나라도 하루빨리 열분해용융시설등 신기술을 개발하거나 도입하여 세계적 환경 기술경쟁 에서 선진국과 어깨를 나란히 함은 물론 청정한 국토를 후손에게 물려줄 수 있도록 하는 대책이 강구되어 야 할 것이다. 본 고에서는 폐기물 처리기술의 세계 적 동향을 살펴보고 폐기물의 완전 자원화에 성공한 대우 써모셀렉트 열분해용융 기술의 특성에 대해 소개하고자 한다.
작은 국토 면적에 비해 잦은 산불피해가 발생하는 우리나라에서 영농활동을 위한 소각은 산불의 중요한 원인이므로, 이를 방지하기 위해서는 발화원인자인 영농인들의 의식조사와 관리주체인 산불관련 담당공무원의 의식조사가 필요하다. 이를 위해 영농으로 인한 소각행위가 빈번한 지방자치단체를 대상으로 영농소각으로 인한 산불 금지와 관련된 제도에 대한 설문조사를 실시하였다. 조사결과 소각 금지법에 대해 영농종사자들은 대체로 긍정적으로 인식하고 있었으며, 공무원들도 산불예방에 효과가 있다고 인식하는 것으로 보아 소각 금지법은 산불예방을 위해 지속되어야 할 것으로 판단된다. 영농종사자와 공무원 모두 공동소각이 산불예방에 효과가 있다고 답변하였으며, 이에 대한 활성화 방안이 필요할 것으로 판단된다. 소각 금지 거리 100m에 대한 적정성은 영농종사자와 공무원 집단 모두 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났으며, 소각신청 허가서의 산불예방효과에 대해서도 양 집단 모두 긍정적인 인식을 가지는 것으로 나타났다. 영농폐기물 소각 근절을 위해 영농종사자들은 '기간 내의 신고에 의한 합법적인 소각'을 가장 필요한 대책이라고 인식하고 있었다.
소각로에 반입된 생활폐기물은 고온으로 소각되고 잔여물인 소각재가 발생하게 된다. 소각재에는 바닥재와 비산재가 있으며, 소각로에 전체 반입되는 양에 약16.5%정도의 소각재(바닥재, 비산재)가 발생한다. 현재 기존 매립되는 증가하는 소각재의 양은 기존 매립장의 매립 연한을 감소시키고 신규 매립장 건립 부담이 증가하고 있다. 또한 주변환경 피해(임야절취, 악취, 수질오염 등)를 유발시키기도 한다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물 소각시설에서 발생하는 소각재의 재활용 활성화를 통해 소각재 문제를 해결하는 방안을 제시하고자 한다. 세부적으로 기술적 재활용 방안으로 토공재료 및 콘크리트 제품 등을 생산하여 재활용 방안을 제시하며, 정부 및 각 지자체에서는 소각재의 재활용 활성화를 위하여 폐기물 관리법 등 관련법을 정비하고 재활용업체에 대한 인센티브 등 적극적인 제도적 지원 방안을 마련하여 소각재의 재활용 활성화할 것을 제안한다.
원자력 발전소 및 동위원소 사용기관에서 발생되는 가연성 고체 폐기물 및 유기폐액의 소각기술의 활용에 있어서 이의 안전성 확보를 위한 기술적 기준의 설정을 위한 고려인자들을 조사하였다. 국내외의 소각기술 활용현황을 알아보았고 본 기술의 국내 도입시 필요한 기술적 안전지침에 관한 외국의 사례를 조사하고 국내 관련 규정도 검토, 비교, 분석하여 주요 고려항목을 도출하였다. 안전성 확보를 위한 고려 항목을 크게 일반산업시설 적용항목, 원자력시설 상 안전조건, 소각시설의 기술적 요구사항, 기타 제반사항으로 나누어 제시할 수 있었다. 이들 내용은 기존 원자력 및 환경시설에 적용되는 안전성분석보고서 및 환경영향평가서로 작성될 수 있다고 보았으며 시설의 개요, 시설의 기술적 사항과 이에 따르는 안전을 위한 조건, 폐기물의 인수조건 등이 포함되며 기존 관련 법규의 적용 및 확인이 필요하였다. 기술적 사항에는 공정의 제염계수, 연소효율, 소각재의 형상, 배기가스의 방출농도, 작업자 및 인근주민의 피폭등이 확인되어야 하며 소각재의 처리방법 및 조건이 제시되어야 하고 소각재의 침출특성 등이 주요한 인자라고 보았다. 아울러 소각대상폐기물의 인수조건이 명시되어 소각성능에 따른 이의 안전성이 입증되어야 한다. 따라서 인허가 후 건설된 시설에서의 사용전 시험소각절차의 제시 및 이에 대한 관련 규제기관의 검사제도가 있어야 하며 품질보증절차 역시 관련지침에 따라 실시되어야 한다. 이와 같은 내용을 포함하는 안전기술지침의 설정이 절대적으로 필요하며 본 연구조사 결과의 활용이 기대된다.
가연성 폐기물의 소각후 발생되는 소각재는 처분 안전성을 높이기 위해 고화/안정화되어야한다. 본 연구에서는 유해폐기물 소각재를 대상으로 기본유리 구성물질을 첨가하여 고온용융에 의한 유리고화체를 제조하고 특성을 분석하여 유해 및 방사성 폐기물 소각재의 유리고화처리 가능성을 알아보았다. 실험결과 소각재를 유리고화할 경우 시멘트류의 저온 고화매질에 의한 처리방법에 비해 내용출특성 및 감용률이 상당히 향상되었으며 안정된 유리고화체가 형성되었음을 확인 할 수 있었다.
최근 인구의 도시집중화와 생활수준의 향상에 따라 도시쓰레기는 급격히 증가하고 있으나, 재 래방식인 매립에 의한 처리는, 시민들의 쾌적한 환경에 대한 요구도가 점차 높아짐에 따라 위생 매립장 확보가 어렵게 되고 비용이 급격히 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 도시쓰레기 발 생량의 대부분을 소각처리하는 선진국의 방식은 소각잔재만을 매립 처분하므로 쓰레기량을 획 기적으로 줄일 수 있고, 소각과정중 발생하는 2차 공해물질을 효과적으로 처리할 수 있는 공해 방지시설의 개발에 따라 국내에서도 여러 자치단체별로 소각로 건설사업을 추진하고 있거나 계 획중에 있다. 이와 같은 배경으로 국내에서도 소각로 설계제작 \ulcorner 플랜트 엔지니어링(plant engi-neering) 기술의 도입 및 성숙의 단계를 거치지 않은 상태에서 많은 소각로 플랜트가 건 설되거나 계획되고 있으며 이에 따른 해외 기술도입에 과당경쟁의 양상을 띠고 있어 더욱 국산 화가 시급한 실정이다. 따라서 이 글에서는 플랜트 엔지니어링 분야에 초점을 맞춰 그 기능 및 단계별 고려사항과 특성을 고찰함으로써 향후 국내 소각로 플랜트 엔지니어링의 발전 방향을 생각해보는데 목적이 있다.
본 연구는, 생활 하수 슬러지가 대부분인 충남 지역에서 발생되는 하수 슬러지의 물리ㆍ화학적인 성질을 기초로 하여 소각재의 안정적인 처분과 재활용을 위한 가능성을 확인하여 하수 슬러지 소각회의 적절한 처분방안과 제반 문제점 등을 제시하고, 그 문제점들의 해결방안을 모색하였다. 그 결과 하수 슬러지의 함수율은 약 80 % 정도 되며, 유기물이 고형물의 50% 정도로 관찰되었다. 그리고 비휘발성 고형물인 무기물은 $SiO_2$-$Al_2$$O_3$가 주성분으로 관찰되었으며, 주요 광물은 하수 슬러지가 소각 온도 및 소성 온도에 따라 변화하는 것으로 나타났다. 그리고, 이러한 변화는 소각재의 최종 처분시 고려되어야 하는 중요한 요인로 작용한다. 또한 하수 슬러지 소각재에 시멘트 및 첨가제의 종류, 그리고 양생 조건 등에 따라 약 100 ~ 200 kgㆍf/$\textrm{cm}^2$의 압축 강도를 가지는 것으로 조사되어, 소각에 따른 최종 부산물인 소각재의 재활용 가능성이 매우 높다는 것을 확인할 수 있었다.
우리나라의 폐기물 발생총량은 꾸준히 증가추세를 보이는 가운데, 최근 생활폐기물의 처리현황을 보면 재활용이나 소각이 매년 증가하고 있다. 쓰레기 소각율이 높아지고 대형 소각시설이 증가하면서부터 소각 후에 발생하는 도시 소각재의 처리 및 재활용의 문제가 중요한 관심사가 되고 있다. 소각재의 효과적이고 안전한 취급을 위해서는 그것의 화학적 성질에 관한 지식이 중요하다. Kirby and Rimstldt$^{[1]}$ 는 Charlotte (USA)에 소재하는 두 곳의 소각로에서 나온 Municipal Solid Waste (MSW) ash를_체계적으로 분석하여 화학적 조성에 대한 연구를 행한 바 있다. (중략)
본 연구에서는 대표적인 폐기물 최종 처리시설인 소각장을 대상으로 소각열 회수에 따른 경제성 분석을 수행하였다. 국내에서 운영 중인 소각장의 건설 및 운영비용, 소각열 회수량에 대한 함수식을 회귀분석을 통해 도출하였으며, 이를 바탕으로 생애주기비용을 비교함으로써 소각열 회수에 대한 경제성을 비교 분석하였다. 도출된 회귀식으로 일일 80톤 처리규모의 소각장을 기준으로 경제성 분석을 진행한 결과, 소각열 회수시 추가 설비 및 인건비로 인한 초기투자 비용 및 운영비용이 크지만, 열회수에 따른 LNG 대체효과로 계산시 11년 이상 운영할 경우 미회수 소각장과 비교하여 경제적 우위성이 있었다. 또한 열 판매와 온실가스 감축효과를 편익으로 계산할 경우 19년의 자본회수기간이 소요됨을 확인하였다.
최근, 산업의 발달로 인하여 생활수준이 향상되어 대량생산과 대량소비현상이 발생하고 도시의 밀집도가 높아 단위 면적당 거주하는 인구가 증가되면서 거주지역에서 발생되는 부산물이 현저히 증가되어 환경측면에서 복합적인 환경문제에 직면해 있다. 최근까지 대책마련에 고심하고 있는 도시에서 발생된 다량의 쓰레기 처리문제는 경제적인 측면에서 몇 년 전 까지는 대부분을 매립에 의존해 왔으나, 매립 방식에 의존하였으나 지가 및 공사설비의 상승, 일부 비위생적으로 조성된 매립장에서 배출되는 침출수 및 악취 등의 환경오염이 심각한 사회문제로 대두되면서 매립장의 확보나 증설은 해당 지역주민의 반발로 지방자치단체의 골치 아픈 과제로 등장하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 최근에는 매립지 확보의 어려움과 환경보존을 위하여 쓰레기를 정적이고 위생적으로 처리하기 위하여, 소각시설이 표 1과 같이 증가하고 있으나 소각 때 발생하는 다이옥신 등 인체에 치명적인 오염을 유발시키기 때문에 소각로 건설에 대한 환경운동단체와 주민들의 반발이 거세게 제기되고 있는 현실이다. 이러한 영향에 의해 앞으로는 소각보다는 쓰레기 자체를 감량.재사용.재활용하는 처리방식이 표 1과 같이 증가되는 현실이다. 쓰레기를 소각하는 것은 제 2오염을 유발시키고, 소각장 건설비용과 유지관리에 많은 예산이 소요된다. 쓰레기소각장을 건설할 때, 인근주민이나 환경단체로부터 반대의견에 직면하게 되는데, 그 사유는 쓰레기 처리과정의 전 단계인 반입.공급 과정에서 악취발생과, 후단계인 소각설비에서 발생되는 배출가스 오염원을 완전히 제거하라는 것이다. 최근에는 소각장의 설계.시공과정에서 최대한 악취발생과 확산을 억제하는 시설에 투자를 하고 있으며, 또한 주민 편익 시설과 부대 복리 후생시설은 소각시설 주변지역 주민틀의 소각시설에 대한 부정적 이미지를 불식시키며, 외부 방문객이나 운영 관리 요원들에게 쾌적한 환경조성과 업무효율 및 근무환경의 개선에 일익을 담당하고 있다. 본 고는 환경 친화적인 쓰레기 소각장을 설계하는 측면에서 1998년도에 턴키방식으로 발주되었고 2001년 12월에 준공하여 운전하고 있는 경기도 구리시 자원회수시설의 환기설비에 적용된 설계 및 시공개념을 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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