| 초록 |
폐기물 에너지라 함은 에너지 함량이 높은 폐기물을 산업생산 활동에 필요한 에너지로 활용하기 위하여 각종 사업장 및 생활시설의 폐기물을 변환시켜 얻어지는 기체, 액체 또는 고체의 연료와 이를 연소 또는 변환시켜 발생되는 에너지를 의미하며, 이러한 에너지로의 변환이 가능한 폐기물은 에너지화 기술의 적용 방법 또는 폐기물의 생분해성에 따라 가연성 폐기물과 유기성 폐기물로 구분되기도 한다. 즉, 유기성 폐기물의 경우 생분해성 특성을 가지고 있는 음식물 폐기물이나 하수 슬러지 등이 이에 해당되며, 대부분 생물학적 방법에 의해 바이오가스를 생산하는 기술들이 적용되고 있다. 이와 달리 가연성 폐기물의 경우 폐합성수지, 섬유 또는 종이 등 생분해성은 거의 없으나 유기성 폐기물에 비하여 에너지 함량이 높은 폐기물로 열화학적 방법이 적용되고 있다. 이러한 가연성 폐기물의 에너지화 기술은 폐기물 고형연료, 가스화, 열분해 유화 및 소각열 회수분야로 구분된다. 폐기물 고형연료란 가연성 폐기물로부터 이물질과 수분을 연료기준에 부합되도록 제거한 후 성형 또는 비성형으로 제조한 연료를 말하며 고형연료의 생산기술과 이용기술로 다시 구분될 수 있다. 고형연료의 생산기술로는 폐기물의 파쇄 및 선별기술과 건조기술 그리고 고형연료를 펠렛화 하기 위한 성형기술 등이 주요 기술로 개발되고 있다. 또한 고형연료 이용기술의 경우는 기본적으로 석탄보일러에 적용되고 있는 고체연료의 연소기술과 유사하며 연소실, 열교환기 및 공해방지시설 등으로 구성되어 있다. 폐기물 가스화 기술은 기존 소각처리와는 달리 고온의 환원조건(부분산화 조건)에서 공급된 폐기물을 가스화 반응을 통하여 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하여 이를 활용하는 기술로 합성가스를 생산하는 가스화 반응기술과 생산된 합성가스 중의 오염물질을 제거하는 합성가스 정제기술 그리고 합성가스를 이용하는 복합발전기술 및 합성가스 이용기술 등으로 분류될 수 있다. 또한 가스화 반응 후 잔재물을 무해화 또는 재활용하기 위하여 고온의 용융기술을 함께 적용할 경우 폐기물 가스화 용융기술로 분류되기도 한다. 폐기물 가스화 기술의 경우 다른 폐기물에너지화 기술과 비교하여 고효율의 발전과 폐기물로부터 고부가가치의 합성가스를 생산, 이용할 수 있다는 측면에서 많은 업계의 관심의 대상이 되고 있으며 기술개발 또한 활발히 진행 중에 있다. 폐기물 가스화기술의 주요 세부기술로 합성가스를 생산하는 가스화 반응기술은 가스화기, 합성가스 냉각, 폐열회수장치, 연료공급장치 및 열교환기술 등으로 구성되며, 합성가스 중에 포함된 H2S, HCl, 미세입자 등의 오염물질을 제거하는 합성가스 정제기술은 탈황기술, 탈진기술 및 탈염기술 등이 포함된다. 고효율의 전력 생산을 위한 정제된 합성가스의 발전기술로는 가스발전(가스엔진, 가스터빈 발전), 스팀발전 및 열병합발전 기술 등이 해당되며, 또한 이와 함께 정제된 청정연료가스를 고부가기치의 화학원료로 전환하는 기술로서 수성가스 전환기술, 액화기술, 수소 생산기술 등이 있다.열분해 유화기술은 탄화수소로 이루어진 고분자화합물의 폐기물을 무산소 분위기에서 열을 가하여 분해시켜 2차 오염물질을 최소화시키며 에너지를 회수하는 기술로 약 400∼500℃에서 폐기물을 가스상의 탄화수소화합물로 이루어진 합성가스로 분해한 후 응축기를 통하여 액상의 연료유를 생성하는 기술을 말한다. 다른 폐기물에너지화 기술과는 달리 비록 현 단계에서 열분해 유화기술을 적용할 수 있는 폐기물로는 열가소성 폐플라스틱, 폐타이어 및 폐비닐 등 석유화학제품관련 폐기물에 한정되어 있으나 폐기물로부터 저장성이나 연료의 효율성 등에 있어서 효용가치가 높은 액상의 에너지를 회수할 수 있다는 측면에서 장점을 가지고 있다. 2010년도 신재생에너지의 원별 공급비중을 보면 폐기물에너지가 70.9%로 대부분을 차지하고 있으며, 또한 이러한 폐기물에너지에 있어서 폐기물의 소각처리시 발생되는 폐열을 회수하여 에너지원으로 활용하는 소각열 회수기술이 대부분을 차지하고 있다는 측면에서 소각열 회수기술은 단순한 폐기물의 처리기술이 아닌 에너지 회수시설로 크게 기여를 하고 있다. 폐기물 소각열 이용방법으로는 폐열보일러에 의한 온수제조 및 난방 그리고 증기를 이용한 발전 등이 있다. 또한 가연성 폐기물을 기존의 화석연료와 혼소하여 열병합발전을 통한 집단에너지로 공급하고자 하는 기술개발에 대하여 관심이 증가하고 있으며, 현재 일부 민간주도로 사업화가 진행 중에 있다. 폐기물 소각로의 발전시스템은 대부분 폐열로부터 생산된 증기를 이용하는 증기터빈 방식이며, 증기터빈의 방식으로는 증기의 사용량과 발전량을 고려하여 배압터빈과 복수터빈이 활용되고 있다. 비록 폐기물의 소각 및 이로부터 발생되는 폐열회수기술의 경우 과거 많은 기술개발과 실증연구를 통하여 이미 상용화에 많은 부분이 응용되고 있으나 “고효율 폐기물 소각일체형 보일러 시스템”등과 같은 고효율의 에너지 회수를 위한 기술개발 계획이 꾸준히 수립되고 있으며 계속적인 기술개발의 지원이 반드시 필요한 기술임에 틀림없다. 현재 정부는 신재생에너지의 보급 확대 및 플랜트 전략산업화를 위한 에너지기술개발 전략로드맵을 수립하였으며, 폐기물에너지 또한 이러한 측면에서 중장기 발전전략이 최근에 수립되었다. 그러나 현실적으로 신재생에너지에서 차지하고 있는 비율이 절대적임에도 불구하고 다른 신재생에너지원에 비하여 지원 및 관심이 낮은 것 또한 사실이다. 이러한 원인은 다른 신재생에너지원과 달리 폐기물을 대상으로 한다는 측면과 산업적으로 파급효과가 큰 소재산업과의 연계성이 낮기 때문으로 판단된다. 그러나 전체 국내 신재생에너지에서 폐기물에너지가 차지하는 비중은 상당기간 계속될 전망이며, 국내의 폐기물만을 대상으로 하는 기술이 아닌 해외로의 플랜트 수출이 가능한 기술임을 고려할 때 그 중요성은 매우 높다고 할 수 있다. 또한 대부분의 에너지원을 수입에 의존하고 있는 국내 현실을 고려할 때 폐기물에너지의 경우, 국내 보유의 대체 에너지원을 개발한다는 측면에서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 폐기물에너지에 대한 기술개발지원 및 상용화 보급 확대를 위한 지원제도의 개선 등과 같은 정책적 지원이 매우 절실한 상황에 있다. 또한 폐기물에너지의 경우 최적의 에너지화 기술 및 에너지 활용기술의 선정은 지역의 특성 및 폐기물의 성상에 따라 좌우될 수 있다. 즉, 가연성 폐기물의 발생지역과 주변 산업의 여건에 따라 고형연료화가 최적이 될 수도 있으며, 가스화 또는 소각열 회수가 최적이 될 수도 있다. 따라서 폐기물에너지 기술의 경우 어느 한 기술이 최적일 수 없으며, 폐기물에너지를 최적화 한다는 측면에서 볼 때 가능한 모든 기술이 함께 발전해 나가는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. |
