폐기물 고형연료화(RDF), 석탄보다 발열량 높아

고도의 처리기술과 2차적 환경오염 막는 게 과제
편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2010-09-09 16:10:58
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폐기물 에너지는 에너지 함량이 높은 폐기물을 활용한 재생에너지를 말한다. 이중에서 가연성 폐기물을 파쇄, 분리, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 고형연료를 제조하는데, 재료에 따라서 RDF, RPF, TDF, WCF 등으로 구분된다.
폐기물에너지는 경제성이 높고 환경오염 방지가 가능하며 원료인 폐기물 가격이 낮거나 처리비를 받을 수 있어 경제성 높고 폐기물을 절감시켜 쓰레기 매립지 및 환경오염 문제를 완화할 수 있다는 장점이 있다. 반면 고도의 처리기술과 폐기물 에너지화 과정에서 또 다른 환경오염 유발 가능이 제기되고 있어 지속적인 연구를 필요로 한다.

선진국의 폐기물 에너지 정책 동향
유럽연합(EU)는 최근 지구온난화 방지, 대체에너지 확보, 매립부지 확보 곤란 등으로 폐기물 에너지화 움직임이 가속화하고 있다. 따라서 음식물류 폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지 등 유기성 폐기물과 목재 등을 바이오매스로 정의하고 이의 에너지화를 적극 추진하고 있다. 또한 1999년‘매립지침(Landfill Directive)'을 통해 에너지화 가능한 폐기물의 직매립을 금지하고 있다.
그리고 매립 후 반응성 있는 생분해성 유기폐기물의 연차별 감축목표를 제시하고 있는데 1995년 매립량 기준으로 2006년에는 75%를 2009년에는 50%, 2016년에는 35% 이내 감축을 목표로 하고 있다. 독일은 세계 최고의 기술 수준을 바탕으로 고형연료로 생산하여 전용발전시설, 화력발전소 및 시멘트 소성로에 보조연료로 활용하고 있다.
독일에서는 1980년대에 이미 세계 최초로 폐기물 분리·선별기술을 개발하여 RDF를 생산해 왔다. 오랜 시간 축적된 최고의 기술력으로 생산된 RDF는 현재 전용발전시설, 화력발전소 및 시멘트소성로 보조연료 등으로 활용되고 있으며 독일 전역의 78개 시설에서 연간 720만 톤의 폐기물로 300만 톤의 RDF를 만들어내고 있다.
미국에서는 폐기물을 중요 재생에너지로 규정하고 유럽에서 전파된 RDF 생산시설로 대체하기 시작하여 25개 이상의 RDF 제조시설과 30여 개의 RDF-석탄 혼합발전소를 운영 중에 있으며 기존 소각시설을 열 및 전기 생산을 위한 열처리 시설로 전환해 설치 가동 중에 있다.
일본은 1997년 이후 다이옥신 발생량이 많은 중소형 소각로를 RDF 생산시설로 대체하여 RDF 생산시설 57개소와 RDF 전용발전소 5개소를 가동하고 있다. 또 환경산업 진흥을 위해 2007년에는 역점사업으로‘바이오매스 에너지 도입 가속화 전략’을 발표하고 추진해오고 있다.

국내 폐기물 고형연료(RDF)화 사업 추진 현황
환경 선진국들의 이러한 움직임에 발맞추어 우리나라도 2006년부터 강원도 원주시에 RDF제조시설을 설치하고 현재 가동 중에 있다. 하루 80톤 정도의 폐기물을 이용하여 약 40톤의 RDF를 생산하며 생산된 RDF는 시멘트공장, 제지공장의 보조연료로 공급하고 있다. 아울러 원주시 청사의 냉·난방용 연료로도 사용, 지역생활권 내에서 배출된 폐기물로 생산된 에너지를 지역 대표 공공기관에서 사용함으로써 지역주민들이 폐기물에너지에 대해 가질 수 있는 막연한 불안감을 해소하는데 큰 도움을 주고 있다.
정부가 2012년까지 가연성 폐기물고형연료화 사업에 투입되는 투자비용은 국비, 지방비 및 미자 등 총 1조9천507억 원에 달한다. 이를 바탕으로 연간 175만 톤의 생활폐기물을 에너지화 할 수 있는 RDF시설 20개소와 이곳에서 생산된 RDF를 이용할 수 있는 발전시설 10개소를 확충할 예정이다. 또 정부 투자를 기반으로 민간 부문의 산업폐기물(약 10만 톤)도 에너지로 쓰일 수 있도록 적극 유도해 나갈 계획이다. 환경부는 성공적으로가연성 폐기물 고형연료화 사업이 진행될시 2012년까지 연간 8,049억원의 경제적 효과(폐기물 처리비 절감, 원유대체 및 탄소배출권 확보)를 가져올 것으로 예상하고 있다.
국가 폐기물 통계상의 폐기물 중 건설폐기물이 절반 가까이 차지(건설폐기물 49.6%, 사업장배출시설계폐기물 33.1%, 생활폐기물 14.5%, 지정폐기물 2.8%로 구성)하고 있다. 정부는 전국 8대 권역별 총 14개의‘환경에너지타운’을 조성하여 거점화함으로써 폐기물 에너지화에 있어 규모의 경제를 실현하고 수도권매립지, 부산생곡매립지 등 기존의 광역 쓰레기매립장을 최대한 활용하여 광역화한다는 방침이다.
이중에서 분야별로 가연성 폐기물 에너지화 시설로 RDF제조시설을 2013년까지 20개소(5,455톤/일)와 2020년까지 29개소(7,855톤/일)를 확충하고, 전용보일러 시설은 2013년까지 6개소(2,180톤/일), 2020년까지 10개소(2,830톤/일)를 확충할 계획이다. 건설폐기물 연료화시설은 2013년까지 1개소(500톤/일)와 2020년까지 3개소(4,000톤/일)를 확충할 예정이다.

‘환경에너지타운’을 거점으로 폐기물 에너지 광역화
지난 5월 수도권매립지관리공사는 그동안 매립되던 생활쓰레기를 이용해 녹색에너지인 고형연료(RDF, Refuse Derived Fuel)를 생산하는 시설의 준공식을 개최했다. 공사는 그동안 매립가스 자원화사업 등 환경 친화적인 폐기물 처리기술 개발에 주력하여 다수의 관련 특허를 보유하는 등 폐기물 처리 관련 전문기관으로 자리매김했으며, 체계적인 운영시스템 등은 세계적인 우수사례로 꼽히고 있다.
최근 공사는 매립장에서 발생 되는 매립가스를 활용해 세계 최대 규모의 50MW 매립 가스 발전시설 운영을 통해 연간 450억 원 규모의 전력생산과 85만 톤의 CO2 탄소배출권을 확보한 상태다.
수도권매립지에 반입되는 건설폐기물 및 중간처리잔재물에 포함된 가연성 폐기물은 1일 7000여 톤으로, 이를 에너지화 할 경우 1일 2100톤 이상의 고형연료를 생산할 수 있다. 이를 무연탄으로 환산하면 1일 약 1530톤을 생산하는 셈으로 연간 약 750억 원의 무연탄 수입 대체효과가 있어 산업계에 또 다른 기대를 모으고 있다. 건설폐기물은 수도권매립지에 반입되고 있는 폐기물의 절반 이상을 차지하고 있는데 이를 에너지로 재이용하면 매립지 사용 기간을 20년 이상 연장할 수 있다.
이밖에도 수도권매립지관리공사는 그동안의 단순매립장에서 세계적인 명품의 환경에너지타운 및 녹색관 광명소 조성을 통한‘영구적인 매립지’를 표방하고 이를 위한 세부실천 방안을 수립해 추진해 나가고 있다.
수도권매립지를 저탄소 녹색성장의 핵심동력으로 개발 해 나가겠다는 것이다. 시민들의 1/3이 사용(132만 배럴)할 수 있는 규모의 에너지 생산은 물론 매립폐기물 감소로 매립지 기대수명이 2044년에서 2099년으로 향후 90년 이상 매립지 사용을 목표로 하고 있다.
우선 올해 생활폐기물 전처리시설과 이를 연료화하기 위한 RDF전용보일러시설 설치를 연계해 추진하고 건설폐기물 에너지화사업도 사업자 공모 등을 통해 본격적으로 추진하는 한편 음폐수와 음식물류폐기물 바이오가스화 사업을 위한 시설공사도 본격적으로 착수할 계획이다. 또 유휴부지 등(419만㎡)을 활용해 자연력 에너지타운 및 에너지그라스 등을 식재하는 바이오순환림 조성을 추진할 방침이다.
정부의‘바이오매스 실행계획’에 따라 수도권매립지의 RDF(쓰레기로 만든 고형연료) 시범시설이 오는 11월에 준공되면 주거개념의 개발과 달리 생활·산업 폐기물을 한 곳에 모아서 이를 자원화하고 기존 지자체의 소각시설에서 발생하는 열을 에너지화 하게 된다. 폐자원을 활용해 RDF 신재생에너지를 생산함으로써 연간 20억 원의 경제효과를 올릴 수 있다. RDF 1t은 석유 약500ℓ의 열량과 맞먹는다. 시범사업으로 생산되는 RDF는 준공 후 1년간은 제지회사에, 이후 15년간 다른 업체에 공급하는 장기계약도 체결했다.

국내 폐기물 에너지화 시행 단계에서의 문제점
최근 폐기물 관련 시장이 친환경산업으로 성장하면서 업계의 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 기존 폐기물 업계는 한정된 시장을 놓고 영업을 해온 탓에 치열한 시장 쟁탈전이 불가피한 측면이 있다. 이로 인해 폐기물 처리업계는 늘 팽팽한 긴장감에 휩싸여 왔다. 일부 폐기물 업체는 경쟁사에 대한 유언비어를 유포하기도 했고, 일부 대형업체들은 정부가 지정한 폐기물 처리영역을 넓혀 시장지배력을 확대하려는 로비도 펼쳤다. 또 폐기물 처리업체가 특정 지역에 소각로 등의 공장을 설립하는 것도 쉽지 않은 문제다. 지역주민의 반발로 수년간 민원에 시달려야 하기 때문이다.
폐기물을 배출하는 사업장들은 폐기물 처리업체에 주는 처리 비용을 낮추기 위해 정부에 제도개선안을 요구, 수요자와 공급자간 신경전도 끊이질 않는다. 지난 5월 13일에는 국민권익위원회가 의료폐기물처리비용 절감을 위한 논의를 벌여 이해당사자 간 대립구도가 형성되기도 했다. 뿐만 아니라 정부는 지난해 8월부터‘전자정보프로그램(Allbaro)’을 통해 사업장 폐기물의 종류, 발생량, 운반·처리까지 관리하고 있지만 폐기물 25가지 가운데 11종만 관리대상에 넣고 폐합성 고분자 화합물이나 폐목재 등 14종은 제외돼 있어 이 때문에 업계는 에너지원으로 활용이 가능한 가연성 폐기물 1090만t(가연성 326만t)이 사라지고 있다고 지적한다. 폐기물의 신재생에너지화는 정부의 저탄소 녹색성장에도 부합되는 만큼 정책보완이 필요하다는 분석이다.

정부의 주도적인 시장조성 역할이 주요
이처럼 정부의 재정적·제도적 지원 부족으로 과거 재활용 위주의 폐기물 관리정책 추진에 따른 재활용 정책은 소기의 성과를 달성하였을지 모르나 에너지화 하는 데는 미흡한 실정이다. 제도적·정책적 기반이 취약 할 뿐 아니라 품질·기술에 대한 불신, 수요처의 한계등으로 민간시장의 여건이 열악하여 활성화에 어려움이 따르고 있다.
소각여열 또한 낮은 공급가격, 전기·열의 동시공급으로 규모의 경제를 실현시킬 수 있는 광역화·집단화를 위한 시설입지를 확보하는 데 곤란한 상황이다.
또한 폐기물 에너지화를 위해서는 선진국과 같은 가연성 폐기물을 이용한 고형연료 생산 및 전용발전, 유기성 폐기물의 바이오가스화를 통한 전력생산 등의 사업 확대가 요구되나 폐기물에너지관련 사업은 과다한 초기 투자비용, 장기의 회수기간 등으로 투자 리스크가 커서 민간기업의 적극적 참여가 어렵다. 그러므로 산업화 초기단계에서는 정부의 선도적인 시장조성 역할이요구된다. 또 산·학·연 협력체 구축을 통한 연구개발 지원, 공공부문에 설치 의무화를 통한 보급 확대, 세제 및 보조금 등 다각적인 인센티브 조성 등을 통한 참여 유도가 절실하다.
기업도 폐기물 에너지화 산업에 동참할 필요가 있다. 수익성 보충과 기업 이미지 제고를 위해 탄소배출권 확보와 연계 사업도 바람직하다. 금융기관으로서는 컨설팅, 금융자문, PF사업 등의 참여 기회가 기대된다. 폐기물에너지 보급 확대를 위한 정부의 각종 사업 추진과 친환경 이미지 제고 등을 위한 기업의 투자 확대로 향후 컨설팅, 금융자문, PF사업 등에서 다양한 영업 기회가 발생할 것으로 기대된다.

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