[특집] 자원순환의 두 축 시멘트업계와 소각업계 격돌①

자원순환인가? 대기오염물질 배출인가?
시멘트업계와 소각업계 폐기물 처리 개선방안 토론회 가져
환경부 시멘트업계 뒤봐주기 언제까지 할까?
김한결 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2021-12-03 20:09:41
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자원순환인가? 대기오염물질 배출인가?
시멘트업계와 소각업계 폐기물 처리 개선방안 토론회 가져
환경부 시멘트업계 뒤봐주기 언제까지 할까?


국내에서 발생되는 폐기물은 매년 증가하고 있는 추세로 하루 평균 발생량을 보면 2017년 42만9500톤에서 2018년 44만6100톤, 2019년 49만7200톤에 달한다. 그렇다면 이 많은 폐기물들이 어디로 가서 어떻게 처리되고 있을까. 재활용이 가능한 폐기물을 제외하고 남은 폐기물은 소각하여 열에너지를 생산하거나 시멘트 생산의 대체연료·원료로 활용되고 있다. 

 

그리고 마지막까지 남은 폐기물들을 매립하게 되는 것이다, 이 과정에서 폐기물이 가장 많이 활용되는 것은 단연 시멘트생산과 소각이다. 특히 2019년 3월 국제적으로 문제가 된 의성 쓰레기산에는 19만2000여톤의 불법폐기물이 쌓여있었다. 이 중 10만여톤은 소각장에서, 9만여톤은 시멘트 보조 연료 등으로 재활용하며 불법폐기물 문제를 해결한 일등 공신이 두 업계다. 

 

▲ 불법방치폐기물 처리 현장

이처럼 두 산업계 모두 엄청난 양의 각종 폐기물을 태우기 때문에, 그로 인해 발생되는 대기오염물질을 저감하고 차단하기 위해 제도적으로 엄격한 규제를 적용받고 있다. 즉 대기오염배출 기준을 맞추기 위해서 대기오염저감 시설 투자가 필수적이며, 관리‧감독이 매우 중요한 부분을 차지한다.


여기까지만 봤을 때 법규를 잘 지키면서 버려지는 폐기물을 재활용해 열에너지와 시멘트 생산을 한다면 아무런 문제가 없는 것으로 보인다. 하지만 환경규제 적용의 불균형으로 두 산업계와 환경부, 나아가 시민단체까지 우려의 목소리를 넘어 큰 소란으로 번졌다. 그 불균형의 첫째는 시멘트소성로와 소각시설의 질소산화물 배출허용기준의 차이이며, 둘째는 시멘트제조업이 환경영향평가 대상사업과 통합관리 대상 업종에서 제외되어 있는 것이다.


이러한 가운데 시멘트 업계가 탈석탄을 위해 시멘트 제조에 쓰이는 유연탄을 폐기물로 모두 대체하겠다는 입장을 밝혀, 미세먼지 등 대기오염이 심각해질 것이라는 우려와 함께 논란이 더욱 거세지고 있는 상황이다. 이에 기후변화센터와 국회 안호영 의원실, 권영세 의원실은 ‘시멘트 소성로와 소각장의 폐기물 처리에 따른 기후‧환경 영향평가 및 개선방안 토론회’를 개최하여, 소각업계와 시멘트업계의 문제를 공유‧진단하는 자리를 가졌다.


이번 토론회는 시멘트업계와 소각업계가 지닌 문제를 공유하고 보다 발전적인 방향으로 나아가기 위한 첫 걸음이라 해도 과언이 아니다. 기반산업이자 폐기물분야의 큰 주축인 두 업계의 입장과 함께 어떠한 문제점들이 있는지 개선방안은 무엇인지 살펴보고, 토론에 나온 전문가들의 발언들을 정리해본다.

 

소각시설은 50ppm 시멘트소성로는 270ppm
환경부 대기오염배출기준 다른 잣대로 불평등 유발

시멘트산업은 국가발전과 국민의 삶 개선이 큰 역할을 한 기간산업이자 국가 주요계획과 부합하는 산업이다. 또한 탄소중립 2050을 주요목표로 삶고 있는 우리정부에 한 축을 담당하고 있다고 해도 과언이 아니다. 폐기물을 연료와 부원료로 활용하여 폐기물문제 해결과 시멘트 생산 원가절감에 기여하고 있다. 그렇기 때문에 해가 지날수록 시멘트 생산에 사용되는 폐기물량은 늘어나고 있다. 한국시멘트협회 자원순환센터에 따르면 연간 폐기물 재활용량이 2015년 614만톤, 2017년 699만톤, 2019년 809만톤으로 증가하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 문제는 이렇게 폐기물 사용량이 많아짐에도 불구하고 대기오염물질배출기준은 소각시설에 비해 완화된 기준으로 적용받고 있다는 것이다.


환경부 자료에 따르면 2019년 기준 대기오염물질 배출량은 발전업이 11만2218톤(40%), 시멘트제조업 6만3587톤(23%), 제철제강업 5만7871톤(21%), 석유화학제품업 2만6933톤(10%) 순으로 집계된다.


발전업의 경우 노후 화력발전소 가동중단을 비롯 국내 최고 수준의 질소산화물 배출 기준인 50~70ppm을 적용받고 있다. 철강 기업의 경우도 60~170ppm의 배출허용 기준을 적용받고 있다. 하지만 시멘트 제조업은 270ppm을 적용받고 있다. 그 이유는 다음 표를 보면 이해하기 쉽다.

<시멘트 소성로의 연도별 NOx 배출허용기준>

(단위 : ppm)

 

구분

2010.1.1.~

2014.12.31.

2015.1.1.~

2018.12.31

2019.1.1.~

2019.6.30

2019.7.1이후

2007.1.31. 

이전 설치시설

330

330

300

270

2007.2.1. 

이후 설치시설

250

250

250

200

2015.1.1.

이후 설치시설

-

100

100

80

 

현재 우리나라 시멘트 공장의 질소산화물 배출기준은 80ppm이나 80ppm을 적용받는 시멘트 공장은 없다. 모든 시멘트 공장이 2007년 1월 31일 이전에 설치되었기 때문이다. 80ppm 기준이 적용되려면 2015년 이후에 지어진 시설에만 가능하기 때문이다.


이렇기 때문에 다른 산업계와 시민단체는 환경부가 시멘트업계만 특혜를 주고 있다며, 환경부가 제 역할을 못하고 있다는 질책이 오래전부터 나왔다.

환경부는 시멘트 소성로 굴뚝에 질소산환물 제거 효율이 90%로 높은 SCR(선택적 촉매환원설비) 등 고효율 방지시설을 설치하도록 유도하고 있으나, 시멘트 업계는 경제성, 부지부족, 기술적용 등의 어려움을 이유로 SCR을 설치하지 않고 있는 실정이다.


이에 일각에서는 환경부가 시멘트업계에 면제‧완화되어 있는 기준을 폐기물 소각전문시설과 동일하게 적용하고, 시멘트 업계 자율기준에 맡긴 오염물질 관리 체계를 국가가 직접 관리하는 체제로 전환하는 것이 우선 되어야 한다고 주장하고 있는 상황이다.

시멘트 산업 폐기물 재활용 연간 5031억원 기여
서울과학기술대 배재근 교수는 ‘시멘트 산업의 폐기물 재활용에 따른 국가 경제 기여 효과 분석’을 주제로 발제하며, 시멘트 산업의 자원순환 효과에 대해 설명했다.


“폐기물을 원료와 연료로 대체했을 경우 천연자원 및 연료 수입비용을 비교 분석한 결과 원료비용 절감액은 연간 1135억원으로 나타났으며, 유연탄 수입비용 절감액은 803억원으로 나타났다. 그러나 이 기준은 2019년이고 최근에 유연탄 가격이 3배나 올랐기 때문에 수입비용 절감액은 당시 비교한 수치보다 훨씬 높을 것으로 예상된다. 또한 온실가스 배출량을 절감하는데도 기여하고 있다. 원료를 생산‧운반하는 비용과 에너지 등을 분석한 결과 연간 30만톤의 온실가스가 저감되는 것으로 나타났다. 여기에 유연탄을 대체함에 따른 온실가스 저감량은 연간 268만4212톤에 달할 것으로 보인다.”


배 교수는 “시멘트산업의 자원순환의 또 다른 효과로 ▲에너지 자립도 제고 ▲광산 및 산림훼손 등 환경오염 최소화 ▲폐기물처리에 관한 사회적 비용 최소화 등이 있다”며, “모든 것을 종합했을 때 국내 시멘트산업 재활용을 통해 연간 5031억원의 경제적 효과를 가져올 수 있다”고 설명했다.

시멘트 공장의 폐기물 혼합과 소각전문시설의 폐기물 소각의 환경위해성 비교 분석
시멘트 업계는 산업폐기물 처리 시 발생되는 오염물질이 시멘트 소성로에서 2000℃로 폐기물을 처리하는 것보다 폐기물 소각전문시설에서 소각할 때 더 많이 발생한다고 줄곧 주장해왔다. 또한 소각 후 발생되는 소각재를 최종적으로 매립하기 때문에 2차 오염까지 발생시킨다고 지적해 왔다. 이에 대해 열환경기술연구소(소장 박현서, 전주대 연구교수)는 최근 1년간 연구한 보고서를 발표해 시멘트 소성로와 폐기물 소각전문시설의 환경 위해성을 비교 분석했다.


이날 발표한「시멘트 공장의 폐기물 혼합과 소각전문시설 폐기물 소각의 환경위해성 비교 분석 및 제도개선 연구」보고서를 보면 유럽연합에서는 시멘트 소성로가 굴뚝을 통해서 대기로 배출하는 질소산화물, 탄화수소, 염화수소를 포함한 7종의 특별 관리대상 오염물질 배출농도 기준이 되는 배기가스의 산소농도기준을 10%로 설정하고 정부 통제하에 엄격히 관리되고 있다. 특히 시멘트 소성로에서 사용하는 폐플라스틱, 폐합성수지, 폐합성고분자화합물 등의 연소 과정에서 발생되는 벤젠 등의 발암성 물질인 VOCs(휘발성유기화합물) 관리를 위해 불완전연소 물질인 탄화수소(TOC/THC)를 18.6ppm 이하로 규정 및 관리하고 있다.


반면 국내 시멘트 소성로는 대기로 배출하는 오염물질에 대한 산소농도기준은 13%, 질소산화물의 배출허용기준도 270ppm을 적용받고 있을 뿐만 아니라 불완전연소 물질인 탄화수소(TOC/THC)는 유럽연합 기준 18.6ppm 보다 대폭 완화된 60ppm을 적용하고 있으며 이 기준 준수 여부도 자가 측정으로 관리되고 있는 등 특혜를 누리고 있다.


보고서에서는 국내 시멘트 소성로가 주로 사용하는 폐플라스틱, 폐합성수지, 폐합성고분자화합물 등으로 인해 발생되는 오염물질 관리를 위해 60ppm이라는 탄화수소 배출허용기준을 마련하였지만 측정 결과가 공개되지 않을 뿐더러 기준도 시멘트업체 자율로 관리되고 있어 사각지대에 방치된 기준에 불과하다고 했다.


또한, 유럽연합 시멘트 소성로의 산소농도기준 10%를 국내 시멘트 소성로 질소산화물 배출량에 적용해보니 270ppm에서 371.25ppm으로, 탄화수소는 60ppm에서 82.5ppm로 증가되었다. 이를 유럽연합 시멘트 소성로의 배출허용기준과 비교해보니 기준을 대폭 상회하는 것으로 나타났다.


이에 박 교수는 “결국 국내 시멘트 소성로 대기오염물질 배출허용기준은 유럽연합보다 대폭 완화된 배출허용기준을 적용받아 이미 많은 오염물질을 배출하고 있음에도 불구하고, 오염물질 배기가스 중 산소농도기준을 13%까지 완화시켜 적용해주고 있어 더욱 많은 양의 오염물질이 배출될 수 밖에 없는 구조를 가지고 있다”고 말했다.

대기오염방지, 시멘트소성로 3단계 vs 소각전문시설 6단계
시멘트 소성로와 폐기물 소각전문시설의 법적 기준 및 관리 실태에서도 많은 차이가 있는 것으로 조사되었다. 대기오염방지시설에서 소각전문시설은 SNCR(무촉매환원탈질시설), 반건식반응시설, 건식반응시설, 원심력집진시설, 집진기, SCR(촉매환원탈질시설), 세정탑, 백연방지시설 등 6단계의 방지시설 단계를 갖추고 있다. 그러나 시멘트 소성로는 SNCR(무촉매환원탈질시설), 세정탑, 집진기 3단계의 시설만 운영하고 있어 오염물질 방지체계에서도 소각전문시설과 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.

 

<시멘트 소성로와 폐기물 소각전문시설의 오염물질 제거시설 비교>

 

구분

방지시설

시멘트

소성로

소성로*SNCR 세정탑 집진기 굴뚝

폐기물 소각

전문시설

소성로*SNCR 반건식 반응시설 건식반응시설 집진기

촉매환원탈질시설(SCR) 세정탑 굴뚝

 

소각전문시설은 연소 효율을 관리하는 강열감량을 5~10% 이하로 부여하고 그 소각재를 관리형매립시설에 최종처리를 하도록 법제화하고 있다. 그러나 소각 후 발생된 소각재 전량을 시멘트 원료로 사용하여 제품으로 유통시키는 시멘트 소성로는 폐기물의 적정 처리를 확인할 수 있는 강열감량 기준 자체가 없다.

이에 박 교수는 “강열감량 제도 부재는 시멘트 제품 생산에도 상당한 의문이 있는 것으로 조사되었다.미연탄소로 불리는 완전 소각되지 않는 탄소 118만 톤이 시멘트 제품에 혼합되어 생산되고 있는 것으로 나타났으며, 석탄이나 폐기물에 함유된 탄소가 완전연소되지 않고 시멘트와 혼합되는 것은 에너지 손실뿐만 아니라 시멘트 품질에 악영향을 미칠 수밖에 없다”고 지적했다.

자동측정관리대상 ‘일산화탄소’ 항목‧배출기준도 없어
정부에서 공식 관리하고 있는 굴뚝자동측정시스템(TMS) 적용 관리대상 오염물질인 질소산화물, 일산화탄소 등도 소각전문시설은 5개 항목, 시멘트 소성로는 3개 항목을 적용받고 있다고 했다. 무엇보다 일산화탄소(CO)의 경우는 배출 기준도 없으며, 염화수소(HCl)는 폐합성수지를 사용하는 시멘트 소성로만 관리하도록 되어있다보니 일부 업체는 TMS 관리항목이 단 2개 항목 밖에 없는 것으로 조사되었다.

 

▲ 소각전문시설 굴뚝자동측정시스템(TMS) 관리 및 데이터 실시간 공개 현황

 

또한, 시간당 배출한 대기오염물질량이 가장 높은 시멘트 소성로 1기와 가장 낮은 소각로 1기를 비교 분석한 자료에 따르면 시멘트 소성로 1기에서 시간당 배출하는 일산화탄소량은 소각전문시설 302기, 질소산화물량은 소각전문시설 103기, 황산화물량은 소각전문시설 148기, 먼지는 소각전문시설 17기에서 배출되는 수준과 동일한 것으로 나타났으며, 평균적으로는 시멘트 소성로 1기에서 소각전문시설 140기와 맞먹는 오염물질을 배출하는 것으로 나타났다.

 

-[특집] 자원순환의 두 축 시멘트업계와 소각업계 격돌② 에서 계속-

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