전문가 진단⓷-홍영기 ‘한국의 소각설비산업 현장을 말한다’-현재의 기술기준과 소각로 성능검사 및 운영의 문제

[환경경영신문]

전문가 진단⓷-홍영기 ‘한국의 소각설비산업 현장을 말한다’

현재의 기술기준과 소각로 성능검사 및 운영의 문제

의료폐기물 최적가용기법 소각로는 열분해가스화소각로가 최적

한국은 기술기준 개선 없이 의료폐기물에 스토커도 문제없다고

배치식은 선진국에서는 소형 이외는 사용하지 않아

환경부 폐기물관리법 기술기준의 문제로 우리나라는 연속가동열분해가스화(열분해)소각로의 허가를 받았다고 하더라도 실제로 이 기능의 특징을 제대로 갖춘 소각로가 공급된 경우는 한 번도 없다. 그동안 환경부에서 열분해가스화(열분해)소각로로 기술 검증한 소각로도 실제는 기능이 전혀 다르며 일부 지방자치단체에 설치는 하였으나 오히려 스토커 방식만도 못하다는 평가를 받고 불신만 키워왔다. 필자가 1993년 소각로 공급 시부터 필자가 소각로 성능검사를 수행한 한국환경공단의 소각기술 전문가도 잘 아는 사실이며 잘못된 기술기준의 문제점을 환경부도 모르는 것은 아니나 담당자가 2년에 한 번씩 교체되고 현재 사용하는 것도 문제가 없는데? 왜 개선보완 해야 하느냐? 하고 방관하는 상태이다. 이러한 결과는 실무경험이 없는 학계의 교수나 연구소의 박사가 주축이 되어 탁상공론으로 기술기준이 마련되고 성능검사는 이 기준에만 적합하면 합격 통보를 할 수밖에 없는 것이 현 제도이기 때문이다.

필자는 2004년 12월부터 2005년 5월까지 환경부 주관 “기존 중·소형 소각시설 운영관리 개선방안 세부 추진계획”이라는 제목으로 6개월간 환경부 소각로 정책 관련하여 5차례의 포럼에 참여한 적이 있다. 이 당시 소형소각로가 심각한 대기오염 문제가 대두되어 철폐 문제가 거론되었으므로 당시 필자는 중·소형 소각로의 문제는 성능검사 기관(당시 ⓵한국환경공단 ②한국기계연구원 ⓷한국폐기물공제조합)도 책임져야 하는 것이 아니냐? 하고 따지니 돌아온 답변은 성능검사는 기술기준에 의하기 때문에 기준에 부합한다면 합격 통보를 할 수밖에 없다고 하였다. 그러면 기술기준을 바꾸어야 한다고 건의하였으나 열분해가스화소각로(열분해소각로)의 기술기준은 바꾸지 아니하고 앞 장에서 설명한 바와 같이 겨우 CO농도 등만이 개정되었다. 이와 같이 열분해가스화소각로 기준은 개정되지 않아 이 기능을 갖춘 소각로 보급이 이루어지지를 못했다.

열분해소각로라는 용어는 국내에서 필자가 1998년 제주도 신기술 발표(한국환경공단 주관)에서 처음으로 사용하였다. 그러나 기술기준을 제정할 때나, 개정 시에도 의견을 한번도 묻거나 요구한 적도 없이 현장 사정을 모르면서 자신들의 지식만으로 잘못된 기준이 정해진 것이다. 이러한 문제점을 수 차례 지적을 하였지만 시정없이 그대로 방치하고 환경부에서 2016년 최적가용기법 편찬 시에도 SAU 소각 방식이 의료폐기물 소각에 최적 가용기법으로 소개하고도 운영 현황을 제대로 파악하지 못하고 우리나라에서 현재 사용하고 있는 스토커(의료폐기물 적용에 문제 있음) 소각 방식도 의료폐기물 적용에 문제없다고 기술하고 잘못된 기술기준에 대해서는 전혀 언급이 없었던 것이 더 큰 문제이다.

현재의 기술기준으로 발생하는 소각로 성능검사

소각로의 기술기준은 각 소각방식에 따라 다소 다르나 연소조건의 척도인 연소온도, 체류시간, 연소효율의 척도인 CO농도와 강열감량으로 이를 실현할 수 있는 소각로별로 최적의 조건을 규정하고 있다. 그러나 이 기준은 선진국에 다소 미치지 못하는 것도 문제지만 가장 큰 문제는 열분해가스화(열분해)소각로 즉 앞서 살펴본 “[별표9] 폐기물 처분시설 또는 재활용시설의 설치기준의 나. 소각시설 2)개별기준 다)”항의 열분해가스화(열분해)소각로의 기술기준의 문제와 현재 운영되고 있는 소각로의 실태와 의료폐기물 처분시설의 소각로에 대해서 구체적으로 살펴본다.

의료폐기물 처리 소각로의 기술기준의 문제점

기존 규정	수정규정(안)	문제점(이유)
나)개별시설 : 시간당 처분능력 2톤 이상의 소각시설	나)개별시설 : 시간당 처분능력 2톤 이상의 열분해가스화소각시설 또는 부하조절이 제어가 가능한 소각로 즉 고발열량 쓰레기를 다량 투입 시에도 부하 제어 조절이 되어 과부하운전을 방지할 수 있는 소각로.	의료 쓰레기는 박스에 포장되어 반입되며 박스 속에는 발열량이 500∼11,000kcal/kg 범위에 있으므로 현재는 이를 투입하는 사람이 선별하여 혼합하여 투입한다고 하더라도 균질하게 투입할 수 없으므로 이를 위해 자동제어 할 수 있는 소각로를 설치하지 않으면 주기적으로 과부하에 의해 미연소가 발생됨.

상기 표는 의료폐기물 중간처분업의 소각로 규정은 “[별표7] 시설·장비·기술능력의 기준 중 의료폐기물처리업의 시설·장비·기술능력의 기준, 2. 다. 1), 나)개별시설 : 시간당 처분능력 2톤 이상의 소각시설”의 기술기준이다.

현재 의료폐기물의 경우는 일반폐기물과 달리 균질화시킬 수 없어 부하조절이 가능한 열분해가스화소각로를 설치하여야 한다. 그러나 기술기준이 선진국과 달리 일반소각로를 설치하여도 되는 것으로 잘못 설명되어 있어 현재 13개 업체 모두가 스토커타입으로 설치하고 있어서 완전 소각이 어렵고 에너지를 회수, 발전하는 데 문제가 있다.

[도표3] 환경부 발간 최적가용기법 기준서 2016」의 열분해 소각시스템

이와 관련하여 환경부에서는 “폐기물 소각시설의 통합오염방지 및 관리를 위한 최적가용기법 기준서 2016”를 발간하였다. 의료폐기물처리에 최적가용기법 소각로는 열분해가스화소각로(SAU : Starved Air Unit)가 최적이라고 명시하고도 선진국과 같은 기술기준으로 개선도 하지 않고 스토커를 사용해도 문제가 없다고 설명하였다. 이는 전문성이 부족하고 현장 운영 실태를 외면한 결과물로 의료폐기물 소각시설이 실제로 운영하는데 잦은 고장과 오염 농도 초과 및 열 회수 등에 문제가 지속적으로 발생되고 있다. 수차레 수백억 원의 연구개발비를 투자하고도 고작 고발열량에 적합한 수냉 그레이트(화격자)를 적용하는데 그치고 제대로 효과도 보지 못하고 있다.

따라서 균질화시킬 수 없는 의료폐기물의 특성상 선진국과 같이 부하조절이 가능한 열분해소각로(SAU+부하조절 기능 추가)를 사용케 하여야 한다. 그 기준도 선진국과 같이 1000℃에서 2초 이상 체류시간으로 소각(현재 850℃에서 2초)하여야 하고 열회수효율도 75% 이상으로 규정할 것을 제안한다.

의료폐기물 처리 소각로 운영의 문제

[그림2] 현재 가동되고 있는 의료폐기물 소각시설

허가 1톤/시간 ⇒ 0.8톤/일, 축소 운영 NOx와 CO가 규제치 이상 배출 됨.

상기 모니터는 의료폐기물의 실제 운전 상황으로 1톤/시간으로 허가를 받았으나 정상운전에 문제가 있어 부하를 0.8톤/시간으로 줄이고 숙련한 운전자가 폐기물을 최대한으로 조절하여 투입하고 있는 현장이다. 주기적으로 미연소 및 불완전 연소 시 CO 발생 및 과열 시 NOx 발생의 수치가 규제치 이상 상승하고 있다.(부하조절 기능이 없기 때문에 발생) 또한 직접연소방식으로는 부하조절이 불가능하므로 미연소는 물론 열 회수를 효율적으로 할 수가 없어 재활용 문제와 지구온난화 해결에도 도움이 되지 않는다. 그러므로 이를 근본적으로 개선하기 위해서는 선진국에서 의무적으로 사용하는 SAU 방식의 소각로, 즉 열분해가스화소각로의 기술기준의 규정을 개정하고 이 방식의 소각로를 의무적으로 사용하도록 하여야 한다.

배치식 건류소각로 운영의 문제

경기도 양주 폐기물처리 공장에서는 대형 쓰레기를 일괄 투입하는 이점으로 대형 배치식 건류 소각로를 사용하고 있다. 양주 시설물의 운영 문제점을 파악하고 안전하고 효율적인 열분해가스화소각 시스템은 어떻게 기술기준이 보완 되어야 하는 것인가를 살펴보겠다. 이 건류소각 기술은 1990년 전후에 대량 설치했으나 문제가 발생 대부분 철거하였고 일부 개선한 시설이다. 그러나 인터넷에는 문제점이 노출되지 않고 미화되어 있어 문제 있는 시설이 보급될 염려마저 있다. 실제 환경부에서는 예비타당성 면제 품목 개발 기술로 선정하였으며 일부 지방자치단체에서 설치하고자 하고 있다.

필자는 이에 대해 다음과 같이 문제점을 지적하고자 한다.

① 재처리 시스템은 밀폐된 상태에서 완전연소 후 처리되어야 하는 것이 정상이다. 미연소 또는 살수 등으로 냉각하지 않은 상태에서 개방하여 처리하면 안전성과 주변 환경에 문제가 발생한다. 이를 허가하고 성능검사를 통과하여 사용 중인 소각로라는 점에서 안전과 주변 환경에 문제를 발생시킨다.

미연소 된 물질이 분리된 상태에서 불이 붙어 타는 장면 -불을 끄기 위해 물을 살포

② 부하 제어 운전 시스템이 반영되지 않아 열분해가스화 연소의 기능을 상실한 과부하에 의한 미연소로 다이옥신 배출 원인 제공(환경정보 등록상 2023.09.20. 다이옥신 허가 배출 초과에 따른 개선 명령)

부하조절 장치가 없어 과부하에 의해 CO 농도가 초과하는 경우와 가스량 과대 발생 (시작 시점 12시 54분에서 13시 16분 이후까지 지속됨)

일괄 투입 장치의 문제점과 개선책

분 류	현재 시스템	문제점	개선책	비 고
투입장치	일괄투입	-
재 배출장치	개방식 일괄 배출	화재나 안전사고 및 주변환경 오염	밀폐식 자동 배출 (안전 및 주변 환경오염 제로)	기술기준 보완으로 개선
운전 방식	온도 위주 자동제어	부하에 따른 CO 농도 및 다이옥신 농도 초과	부하에 따른 융복합 운전제어로 일정 부하 운전	기술기준 보완으로 개선
안전성 문제	팬 정지 또는 정전시 대비책 없음	폭발 또는 화재 위험 내재	보일러 전단에 비상 연돌 설치	기술기준 보완으로 개선
운전 조건 난해	현재 자동화 운전이 아닌 반자동 운전	운전 미숙자의 경우 대체하기 어려움	자동화 운전 및 문제시 알람으로 운전 자 편리성 도모 및 안정화 운전 추구	기술기준 보완으로 개선
잦은 고장	부하 제어 운전 및 자동화 시스템 미적용	기기의 안정화 운전이 이루어지지 않아 잦은 고장 발생	기기 자동화 운전에 의한 안정화 운전으로 고장 배제	기술기준 보완으로 개선

③ 이상과 같이 배치식은 선진국에서는 소형 이외는 사용하지 않고 있다. 대형에 적용하려면 최소한도 안전과 주변환경을 고려하여 다음과 같은 기술기준이라도 적용할 것을 제안한다.

- 투입에서 재처리까지 자동화 운전(부하 제어 융·복합 운전)으로 시스템의 운영을 안정화해야 한다. 일정 범위(안전 범위 일정량)의 스팀을 생산하여 에너지사용 효율을 극대화(안정화 발전 등)하고 완전연소를 구현하여 발전 효율 대비 탄소 배출을 최소화한다.

- 기기의 자동제어 안정화 운전으로 고장율을 최소화하고 운전 효율을 극대화한다.

- 자동운전 시 비정상 조건이 되면 운전자에게 1차 알리고 원인을 제거하게 하고 2차로 위험 범위에 이르면 안전 시스템(비상연돌 개방 등)을 작동시켜 안전 운전을 최대로 도모하고 기기의 소손을 방지 유지관리비를 최소화한다.

*전문가 진단-홍영기 한국의 소각설비산업 현장을 말한다는 6회에 걸쳐 기획시리즈로 연재한다. 평생 소각전문기업인으로 활약하고 있는 필자의 전문성을 살려 연재한다, 반론이나 관련된 의견의 경우 필자와의 전문적인 논쟁의 장도 마련하고자 한다.

(환경경영신문 https://ionestop.kr/ 홍영기 소각분야 전문가)