제출문 환경부장관귀하 본보고서를 사업장폐기물소각잉여열의신 재생에너지화방안 마련을위한연구 ( 연구기간 : ~ ) 과제의최종 보고서로제출합니다 연구기관명 : 환경관리공단환경에너지처총괄책임자 : 박천일참여연구원 :

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1 최종보고서 사업장폐기물소각잉여열의 신 재생에너지화방안마련연구 환경부

2 제출문 환경부장관귀하 본보고서를 사업장폐기물소각잉여열의신 재생에너지화방안 마련을위한연구 ( 연구기간 : ~ ) 과제의최종 보고서로제출합니다 연구기관명 : 환경관리공단환경에너지처총괄책임자 : 박천일참여연구원 : 권영석강종철이종연배헌도김상중강석형오승환박홍조강석재이왕현유영돈 (( 사 ) 고등기술연구원 ) 성호진 (( 사 ) 고등기술연구원 )

3 요약문 1. 과업의개요 1.1 과업명 사업장폐기물소각잉여열의신 재생에너지화방안마련연구 1.2 추진배경및목적 국내생활폐기물소각시설에서발생되는소각잉여열은발전, 지역난방등으로활발히재이용되고있으나, 사업장폐기물의경우자체난방용으로일부활용되는것을제외하고는대부분대기중으로방출되고있는실정이다. 이는대체에너지의활용측면에서막대한국가경제손실이아닐수없으므로사업장폐기물소각시설에서발생되는소각잉여열의이용효율을높임으로써연료사용의절감에따른온실가스배출저감을통해향후기후변화협약에도능동적으로대처할수있으며, 고유가시대에연료수입대체효과로인한국가경제적이익효과를극대화할수있다. 또한, 우리나라의신 재생에너지의보급률을 2005년말현재 2.49% 에서 2011년 5% 로확대보급하는정책에도적극적으로참여함으로서정부시책에부응할수있다. 1.3 수행기간 ~ (6 개월 )

4 2. 과업의범위및추진방법 2.1 연구범위 국내외소각잉여열이용사례및관련법조사 - 선진국의소각잉여열에너지화사례및잉여열이용시설설치유형조사등벤치마킹을통하여국내개선대책마련을위한자료로활용 사업장폐기물소각시설현황및잉여열이용실태조사 - 국내운영중인사업장폐기물소각시설운영현황, 잉여열발생량, 공급가능량, 자체이용실태및이용계획등기초자료조사 소각장주변현황및잉여열이용방안조사 - 소각시설주변지역현황및잉여열이용방안실태조사로잉여열공급및수급에따른시설설치방안제시 소각잉여열을에너지로이용시환경적 경제적편익비용분석 - 소각잉여열공급을위한주변여건변화및에너지변화에따른환경오염물질배출저감, 연료수입대체효과등환경적 경제적효과분석 소각잉여열의에너지화를위한시설설치및운영가이드라인, 제도개선및지원방안마련 - 조사된자료를토대로국내사업장폐기물소각장설치여건및문제점을분석하여잉여열의에너지화를위한설치기준및이용시설에대한기술적운영방안과제도개선및지원방안제시 2.2 추진방법

5 3. 연구내용 3.1 국내외관련규정및적용사례조사 우리나라의소각잉여열에너지화관련규정은폐기물관리법에의한 에너지회수규정 및산자부고시에의한 폐기물에너지회수설비설치기준 에불과하다. 대규모사업장폐기물소각시설의경우잉여열을외부에공급하거나자체생산공정에활용하는등이용이활발히이루어지고있었으나소규모사업장의경우자체난방용으로일부활용하는것을제외하고대부분대기로방출하고있었다. 반면, 유럽, 미국, 일본등선진국에서는대체에너지이용정책을수립하고투자인센티브, 관세감면등다양한제도를마련하여지원하고있었으며, 소각잉여열의지역공급및발전등이용이활발이이루어지고있었다. 3.2 국내사업장폐기물소각잉여열이용실태조사 자가처리소각업체를제외한전국사업장폐기물중간처리 ( 소각 ) 업체를대상으로소각잉여열이용실태조사를수행하였으며, 조사방법으로설문지를배포 ( ~7.20) 하여사업장일반현황, 소각잉여열발생및이용현황등을조사하였다. 설문에회신한총 54개사업장이보유하고있는소각로는총 68기이며, 무응답 3% 를제외하면스토카방식이 81% 로가장많았고킬른과유동상방식이각각 6% 이었다. 그리고부지면적을줄이기위하여킬른방식에스토카를결합한조합형도 4% 로나타났다. 54개사업장이보유하고있는소각로의규모를살펴보면, 총 68기중 50톤 / 일이하가 43기 (63%) 로가장높은비율을차지하고, 다음으로 톤 / 일이 19기 (28%), 100톤 / 일을넘는소각로도 6기 (9%) 로나타났다. 소각로를 3기보유하고있는사업장은모두잉여열을활용하고있었으며, 2기를보유하고있는사업장의경우는 60% 정도, 1기만을보유하고있는사업장은 48% 가활용하고있었다. 잉여열을외부에공급또는판매할경우스팀의안정적공급이가장중요한요소이므로소각로를 2기이상보유하는것이잉여열활용에유리한것으로나타났다.

6 54개회신업체중 29개업체가소각잉여열을이용 ( 이용율 54%) 하고있었으며, 활용내역별로는자체적사용 ( 열 27%, 전기 3%) 이 30%, 외부에열을공급하고있는경우는 46% 이었으며, 나머지 (24%) 는대기방출또는응축, 회수후폐기하고있는것으로나타났다. 3.3 사업장별소각잉여열이용방안제시 설문회신된 25개잉여열미이용사업장중소각로규모가큰순으로 12개사업장을선정하여현장실태조사를수행한결과, 현재소각잉여열을이용중이거나이용예정인사업장과미이용사업장으로분류되었으며, 미이용사업장에대해서도수요처가있는경우와없는경우로구분되었다. 잉여열이용여부에따라사업장을크게세가지유형으로분류하였으며, 잉여열을이용중이거나활용예정인사업장에대해서는잉여열이용현황을, 미이용사업장에대해서는최적의이용방안을제시하였다. 이케이산업, 대성웨이스트, 새한환경 ( 주 ) 등은인근에스팀의큰공급처를확보하고있으나, 스팀공급의불안정성및영세성에의한불안요소로인해스팀활용이되지않고있었다. 안정공급대책을수립한다면인근산업체의공정용스팀으로활용이가능할것으로판단되었다. 에코그린, 원-에코 ( 주 ) 등은주변에수요처가없어잉여열의이용을위해서는발전이필요하나사업장이소규모이기때문에발전용량이작아채산성이맞지않으므로사업장의광역화또는네트워크화를통한효율적발전이바람직할것으로판단되었다. 네비엔, 서광하이테크등은주변에수요처가없지만하수처리장이인접해있거나건설중이므로하수슬러지건조에스팀을공급하는것이바람직할것으로판단되었다. 수요처확보및입지조건등의이유로잉여열이용에장애가발생할경우에수요처나안정공급등에제한을받을가능성적은새로운유형의시스템을제시하였다. - 폐플라스틱유화와소각잉여열을융합한에너지절약시스템 - 마이크로가스터빈을이용한발전및하수슬러지건조시스템 - 열택배시스템에의한냉 / 난방및하수슬러지건조시스템

7 3.4 잉여열이용에따른에너지절감및온실가스감축효과분석 12개사업장에서발생하는증기량은연간 1,314,276톤이며, 이를중유및 LNG 보일러로터생산한다고가정하였을때, CO 2 배출량은연간 244,977톤 ( 중유 ), 153,474톤 (LNG) 에달한다. 결국, CO 2 배출원인화석연료를폐기물소각잉여열로대체함으로써온실가스발생량을감축시킬수있다. 이들발생증기는중유및 LNG 발생량으로환산하였을경우각각연간 72,000kL 및 64,800천m 3 로서연간 275억원의중유및 199억원의 LNG 수입대체효과가발생한다. 소각잉여열은친환경에너지원이므로대기오염방지설비설치및약품사용등화석연료사용에따른환경오염물질처리비용을절감시킬수있으며, 대기중의환경부하를감소시켜환경에미치는영향을최소화할수있다. 3.5 잉여열이용활성화방안제시이상의조사 분석결과를토대로사업장폐기물소각잉여열의이용활성화를위한제도개선및재정지원방안과 사업장폐기물소각잉여열에너지화시설설치 운영지침 ( 안 ) 등을제시하였다. 폐기물의에너지화를위한법적 제도적기반구축 환경에너지정책개발을위한전담부서신설 잉여열의공급단가현실화및품질향상 에너지회수시설설치확대 환경친화기업지정시가산점부여 기술지원전담기구설치 운영 에너지화시설설치비저리융자및국고보조 투자세액공제율확대 연구개발보조금지원

8 목 차 Ⅰ. 서론 1. 추진배경및목적 2. 추진범위및방법 3. 추진체계 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 1. 환경에너지 1.1 정의 1.2 필요성및종류 2. 폐기물에너지이용현황 2.1 사업장폐기물발생및처리현황 2.2 폐기물에너지이용현황및잠재량 2.3 소각잉여열이용에따른효과 3. 소각잉여열회수및공급방법 3.1 소규모이용방식 3.2 중규모이용방식 3.3 대규모이용방식 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 1. 국내관련규정및적용사례 1.1 관련규정및지원제도 에너지회수규정 환경시설효율성제고사업 1.2 활용사례 2. 국외관련정책및적용사례

9 2.1 유럽 2.2 미국및캐나다 2.3 일본 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 1. 잉여열이용실태조사 1.1 조사개요 1.2 조사결과 1.3 대상사업장선정및가동현황 2. 사업장별소각잉여열이용방안 2.1 잉여열이용중인사업장 엔씨씨 ( 주 ) 동양에코 2.2 잉여열이용중인사업장 인선이엔티 와이엔텍 명성환경 2.3 잉여열미이용사업장 ( 수요처가있는경우 ) 이케이산업 대성웨이스트 새한환경 ( 주 ) 2.4 잉여열미이용사업장 ( 수요처가없는경우 ) 에코그린 원에코 ( 주 ) 네비엔 서광하이테크 2.5 잉여열이용에따른에너지절감및온실가스감축효과 3. 입지조건에따른적용가능시스템

10 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 1. 제도개선방안 2. 재정지원방안 Ⅵ. 결론 Ⅶ. 참고문헌 부록 Ⅰ. 소각잉여열관리현황실태조사표 Ⅱ. 환경시설효율성제고사업업무처리지침 Ⅲ. 환경친화기업지정제도운영규정 Ⅳ. 일본신에너지재이용촉진에관한기본방침 Ⅴ. 일본북해도 ( 北海導 ) 에너지절약 신에너지촉진조례 Ⅵ. 일본신에너지사업자지원대책사업 Ⅶ. 사업장폐기물소각잉여열에너지화시설설치 운영지침 ( 안 ) Ⅷ. 사업장폐기물소각잉여열에너지화시설설치 운영지침해설서 ( 안 )

11 표목차 < 표 2.1> 연도별사업장폐기물발생현황 < 표 2.2> 연도별사업장폐기물처리현황 < 표 2.3> 연도별신 재생에너지생산량현황 < 표 2.4> 연도별폐기물에너지생산량현황 < 표 2.5> 가연성폐기물잠재에너지량추정치 (2004) < 표 2.6> 폐기물에너지이용현황 (2005) < 표 2.7> 소각보일러열원별현황 (2005) < 표 2.8> 1차에너지및폐기물에너지생산량현황 < 표 2.9> 반입폐기물발열량변화에따른전력판매수익비교 < 표 2.10> 소각잉여열이용에따른기대효과 < 표 2.11> 소각잉여열이용방식에따른장단점비교 < 표 2.12> 증기터빈발전기발전량의제어방식비교 < 표 2.13> 증기터빈형식비교 < 표 3.1> 폐기물에너지회수설비설치기준 < 표 3.2> 환경시설효율성제고사업업무추진절차 < 표 3.3> 환경시설설치 대행자금의융자조건 < 표 3.4> 환경시설설치 대행자금의융자절차 < 표 3.5> ESCO 투자사업자금지원조건 < 표 3.6> ESCO 자금신청절차 < 표 3.7> 잉여열이용시설설치비및운영비 ( 군산처리장 ) < 표 3.8> 잉여열이용시설설치비 ( 한솔이엠이 ( 주 )) < 표 3.9> 각국의신 재생에너지정책 < 표 3.10> 각국의소각에너지회수의정의 < 표 3.11> 유럽의대체에너지및열공급정책 < 표 3.12> 네덜란드의신 재생에너지보급제도변화추이

12 < 표 3.13> 미국의 WTE 시설설치추진경위 < 표 3.14> 일본의에너지사용합리화사업자지원사업 < 표 3.15> 일본의에너지수급구조개혁투자촉진세제공제제도 < 표 3.16> 일본의금융지원제도 < 표 3.17> 일본키타규슈시의환경미래기술개발보조금제도 < 표 4.1> 설문회신업체의보유소각로형태 < 표 4.2> 소각잉여열미이용업체현황 < 표 4.3> 소각잉여열이용업체현황 < 표 4.4> 현장조사대상사업장및가동현황 < 표 4.5> 예상투자비및운영비 ( 인선이엔티 ) < 표 4.6> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 명성환경 ) < 표 4.7> 예상투자비및운영비 ( 이케이산업 ) < 표 4.8> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 이케이산업 ) < 표 4.9> 예상투자비및운영비 ( 대성웨이스트 ) < 표 4.10> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 대성웨이스트 ) < 표 4.11> 예상투자비및운영비 ( 새한환경 ( 주 )) < 표 4.12> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 새한환경 ( 주 )) < 표 4.13> 예상투자비 ( 에코그린 ) < 표 4.14> 저압발전기설치후전력비절감및판매수익 ( 에코그린 ) < 표 4.15> 예상투자비 ( 원에코 ) < 표 4.16> 저압발전기설치후전력비절감및판매수익 ( 원에코 ) < 표 4.17> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 네비엔 ) < 표 4.18> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 서광하이테크 ) < 표 4.19> 사업장별소각잉여열이용에따른경제성요약 < 표 4.20> 잉여열이용에따른에너지절감및온실가스감축효과 < 표 4.21> 잉여열을이용한플라스틱유화시스템개요 < 표 4.22> 마이크로가스터빈발전및하수슬러지건조시스템개요

13 < 표 4.23> 열택배시스템에의한냉 / 난방및하수슬러지건조시스템개요 < 표 5.1> 신 재생에너지공급현황 (2006) < 표 5.2> 신 재생에너지기술개발의가치 < 표 5.3> 환경부내환경에너지관련부서현황 < 표 5.4> 환경에너지관련정부부처간의접근방향 < 표 5.5> 발전차액지원제도현황 < 표 5.6> 발전차액지원실적 < 표 5.7> 소각잉여열의공급단가현실화방안 < 표 5.8> 소각잉여열에너지화시설설치사업기술지원제도 ( 안 ) < 표 5.9> ESCO 투자사업융자지원현황 < 표 5.10> 현행폐기물부담금제도 < 표 5.11> 사업장폐기물소각잉여열이용시설재정지원방안 ( 안 ) < 표 5.12> 사업장폐기물소각잉여열이용시설국고보조금신청절차 ( 안 ) < 표 5.13> 에너지절약시설및환경보전시설의적용범위

14 그림목차 < 그림 1.1> 연구추진체계흐름도 < 그림 2.1> 환경에너지의개념 (3E) < 그림 2.2> 잉여열발생형태에따른분류체계도 < 그림 2.3> 소각잉여열이용방법흐름도 < 그림 2.4> 소규모잉여열회수및공급방식 ( 수분사식가스냉각방식 ) < 그림 2.5> 중규모잉여열회수및공급방식 < 그림 2.6> 대규모잉여열이용방식 ( 열공급 ) < 그림 2.7> 대규모잉여열이용방식 ( 발전 ) < 그림 2.8> 대규모잉여열이용방식 ( 발전 + 열공급 ) < 그림 2.9> 히트파이프시스템 < 그림 2.10> 열전가변형동력변환시스템 < 그림 2.11> 유기랭킨발전시스템의 T-S diagram 예 < 그림 3.1> 에너지절약성과배분 < 그림 3.2> 에너지절약성과보증 < 그림 3.3> ESCO 투자사업흐름도 < 그림 3.4> 한솔제지 ( 주 ) 대전공장소각공정도 < 그림 3.5> 한솔제지 ( 주 ) 소각잉여열이용현황 < 그림 3.6> 유럽의에너지회수현황 < 그림 3.7> 미국소각시설의잉여열이용형태 < 그림 4.1> 조사대상업체의지역별분포 < 그림 4.2> 설문회신업체의소각로용량별분류 < 그림 4.3> 설문회신업체의소각로보유대수와소각이용률 < 그림 4.4> 설문회신업체의소각잉여열이용현황 < 그림 4.5> 스토커소각로공정도및전경 ( 엔씨씨 ( 주 )) < 그림 4.6> 킬른 + 스토카소각로공정도및전경 ( 엔씨씨 ( 주 ))

15 소각잉여열에너지화방안마련 < 그림 4.7> 주변수요처현황 ( 엔씨씨 ( 주 )) < 그림 4.8> 소각시설, 침출수처리시설및매립지전경 ( 동양에코 ) < 그림 4.9> 소각로및부대시설전경 ( 인선이엔티 ) < 그림 4.10> 소각로및보일러전경 ( 와이엔텍 ) < 그림 4.11> 소각로및건조시설설치현장전경 ( 명성환경 ) < 그림 4.12> 소각로및감온탑전경 ( 이케이산업 ) < 그림 4.13> 주요수요처현황 ( 이케이산업 ) < 그림 4.14> 소각로및부대시설전경 ( 대성웨이스트 ) < 그림 4.15> 소각로및부대시설전경 ( 새한환경 ( 주 )) < 그림 4.16> 소각로전경 ( 에코그린 ) < 그림 4.17> 소각로및폐열보일러전경 ( 원에코 ) < 그림 4.18> 소각로및폐열보일러전경 ( 네비엔 ) < 그림 4.19> 소각로및주변시설전경 ( 서광하이테크 )

16 Ⅰ. 서론

17 Ⅰ. 서론 Ⅰ. 서론 1. 추진배경및목적 지금까지전세계폐기물적정관리정책의핵심은직매립 (mass land-filling) 을통한처리 처분이었으나최근들어화석연료사용에따른지구온난화가속화및에너지확보를위한대체에너지개발의필요성대두등을이유로폐기물을더이상처리대상으로인식하지않고친환경재생에너지원중개발가능성이가장큰에너지원으로규정하고있다. 국내에서사용되는에너지의대부분을수입에의존하는우리나라는국가에너지안보와지속적인경제성장을위해서는에너지의수입의존도를최대한감소시키고장기적인에너지수급정책의수립이필수적이다. 에너지를다량사용하는현대사회, 특히우리나라처럼성장속도가빠르고시민들의생활수준이단기간에향상되어가는국가일수록이에의한환경피해는가속화되고있다. 또한각종온실가스의배출량증가는전세계적인문제로대두되고있으며, 우리나라는세계에너지소비및온실가스배출 10위권의국가로서온실가스를최대한감축하면서국가경쟁력을유지할수있는새로운개념의접근과전략이필요하다. 이러한의미에서폐기물의에너지화는환경문제와에너지수급문제를동시에해결할수있는대안이라고할수있다. 그러나활용가치가높은폐기물의에너지전환및신재생에너지로의활용은매우중요한정책으로다루어져야함에도부분적으로폐기물의에너지회수노력은꾸준히이루어져왔지만아직까지제도적으로뒷받침되지못하고있는실정이다. 이에따라환경부에서는최근 제2차국가폐기물관리종합계획수정계획 ( 07~ 11) 에서 지속가능한자원순환경제사회정착 을정책목표로설정하고폐기물위해성관리, 폐기물자원화, 폐기물감량화등 6대추진전략을제시하고있다. 자원재생순환구조로의전환은도시생활폐기물이분리수거에의해불균일성폐기물에서균일성폐기물로바뀌어그실현가능성이현저히향상되어진점에그기반을두고있으며, 수정계획에의하여각종폐기물의재활용확대와더불어환경친화적인에너지전환최대화를변화된정책의기조로삼고있다. 폐기물의에너지전환목적은폐기물의감량화외에소각시발생하는에너지를회수하여활용하므로신재생에너지생산및에너지대체에기여하고있다. 소각시

18 소각잉여열에너지화방안마련 발생되는소각열은폐열보일러에서증기로회수 ( 총열량의 65~75%) 되며, 발생증기를이용하여온수및전력을생산한다. 생산된증기는소내사용, 열공급, 전력생산등지역의실정에맞게다양하게이용되고있다. 생활폐기물의경우지방자치단체에서설치 운영중에있는전국 38개대형생활폐기물소각시설의잉여열자원화실태조사결과에따르면, 2005년기준발생한잉여열은총 4,951,000Gcal 이었으며, 이중 89.3% 인 4,419,000Gcal 를회수하여이용하여연간 1,500억원의중유수입대체및 135만톤의온실가스감축효과를창출하였다. 결국, 생활폐기물소각시설은단순히쓰레기를태우는시설이아닌폐기물로부터에너지자원을회수하는시설로자리잡고있었다. 그러나소각잉여열을발전, 지역난방등으로활발히재이용하고있는생활폐기물과는달리사업장폐기물의경우자체난방용으로일부활용하는것을제외하고는대부분대기중으로방출하고있는실정이다. 비록생활폐기물소각시설이대부분대용량의소각로를보유하고있어잉여열의활용도가높은것은사실이나이를감안하더라도사업장폐기물의소각잉여열활용도는매우낮은상황이다. 이는대체에너지의활용측면에서막대한국가경제손실이아닐수없으므로사업장폐기물소각잉여열의이용효율을높임으로써온실가스저감을통해향후기후변화협약에도능동적으로대처함과동시에고유가시대에연료수입대체효과로인한국가경제적이익효과를극대화할수있으며, 나아가우리나라신 재생에너지보급률목표 (2011년 5%) 달성에부응할수있다. 2. 추진범위및방법 본연구의범위및추진방법은다음과같다. 가. 국내외소각잉여열이용사례및관련법조사 - 선진국의소각잉여열에너지화사례및잉여열이용시설설치유형조사등벤치마킹을통하여국내개선대책마련을위한자료로활용 나. 사업장폐기물소각시설현황및잉여열이용실태조사 - 국내운영중인사업장폐기물소각시설운영현황, 잉여열발생량, 공급가능 량, 자체이용실태및이용계획등기초자료조사

19 Ⅰ. 서론 다. 소각장주변현황및잉여열이용방안조사 - 소각시설주변지역현황및잉여열이용방안실태조사로잉여열공급및수 급에따른시설설치방안제시 라. 소각잉여열을에너지로이용시환경적 경제적편익비용분석 - 소각잉여열공급을위한주변여건변화및에너지변화에따른환경오염물 질배출저감, 연료수입대체효과등환경적 경제적효과분석 마. 소각잉여열의에너지화를위한시설설치및운영가이드라인, 제도개선및지원방안마련 - 조사된자료를토대로국내사업장폐기물소각장설치여건및문제점을분석하여잉여열의에너지화를위한설치기준및이용시설에대한기술적운영방안과제도개선및지원방안제시 3. 추진체계 < 그림 1.1> 연구추진체계흐름도

20 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용

21 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 1. 환경에너지 (Environmental Energy) 1.1 정의 과거, 우리는환경 (Environment) 과경제 (Economy) 가상생하는 win-win 전략방안을모색하자는뜻에서 에코 (Eco)' 라는단어를사용하여왔다. 하지만최근들어 EU의배출권거래제시행과더불어교토의정서가발효 ( ) 됨에따라온실가스감축의무가본격화되고국제에너지시장의불안정이심화되면서이제는환경과경제, 그리고에너지 (Energy) 를동시에고려해야만하는트라이레마 (Trilemma) 의시대, 즉환경에너지화를통한자원순환경제사회 (3E Goal) 가도래하였다. 이는에너지자원이아무리풍부해도환경이고려되지않으면에너지를마음대로소비하지못하는시대의도래를의미하며, 미래의선진국의평가요소는더이상에너지자원의보유량이아닌친환경에너지의개발및활용능력이라고할수있다. 이제에너지는절감과보전의의미를넘어환경친화적인에너지관리라는의미를함축시킨환경에너지로서불리우고있으며, 국가정책의모든분야에서검토되고고려되어야할필수단어로자리매김하고있는것이다. < 그림 2.1> 환경에너지의개념 (3E) 이에따라정부에서는환경친화적인에너지수급체계를마련하기위한에너지기본법을제정 ( 06.3) 하여 에너지 를열, 전기및연료로정의하고, 에너지의안정적공급, 환경친화적인에너지의생산, 에너지수요관리강화, 산업 환경 안보등에너지정책통합, 에너지산업의시장경제원리도입, 지속적인에너지안보구현등에너지정책의기본원칙을제시하였다.

22 소각잉여열에너지화방안마련 이러한의미에서폐기물에너지를포함한미활용에너지는환경에너지의한부분으로서인식할수있으며, 인간이생활을영위하거나산업체의생산활동을위해사용한에너지중경제적가치, 이용방법의한계등의이유로더이상사용하지못하고자연계로최종배출되는에너지와자연에너지중에서대체에너지사용촉진법에서제외된에너지로정의할수있다. 또한이들을가용에너지로변환시켜유효하게이용하기위한기술을미활용에너지기술이라할수있다. 1.2 필요성및종류에너지수요측면에서특히대도시를중심으로가정및상업용냉난방 급탕열수요가급증하고있는것은국민생활의쾌적성지향이라할수있다. 이러한냉난방 급탕열수요의대부분은 100 미만의비교적저온이기때문에반드시종래와같이화석연료의연소에의해고온, 고질의에너지를투입할필요가없게되었다. 이는기술적으로최근열펌프기술등이진전됨에따라저온, 저질의미활용에너지로부터승온등열변환을행하여냉난방, 급탕용열수요에대응가능하게되었고, 대도시지역내에는각종미활용에너지가대량으로부존하고있기때문이다. 따라서냉난방, 급탕열소비급증에따른도시지역의에너지및환경문제, 지구온난화문제를해결하기위해서는장기적으로냉난방 급탕열공급원으로미활용에너지의적극적인이용추진이절실히필요하다. 대도시지역이나공업단지에서현재발생되고있는다양한유형의미활용에너지를회수하여재활용하는것은에너지절약뿐만아니라환경개선을위하여기술개발이시급한분야이다. 특히도시지역은인구및산업이밀집된곳으로에너지사용밀도가매우높고환경오염이심각한지역으로도시지역에서미활용되고있는각종에너지를회수하여인근지역의냉난방및급탕용열원으로사용하는것은사회적및환경적으로경제성이매우높을것으로사료된다. 이와같이대규모열수요지근처에다양한미활용에너지가존재할경우미활용에너지이용기술을네트워크화하여지역열공급사업용으로활용할경우많은기대가되고있으며, 미활용에너지기술은향후기후변화협약시대에대응한새로운지역냉난방시스템으로크게각광받을것으로전망되고있다. 이중폐기물소각시설이나산업체공장에서일련의소각과정을통해발생되는폐열을증기나고온수의형태로회수하고, 그상태로난방 급탕또는흡수식냉동

23 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 기등을사용하여온 냉방등의목적으로사용할수있다. 각종폐기물소각을통해회수가능한소각열은생활폐기물소각열, 사업장폐기물소각열, 하수슬러지소각열등을들수있으며, 도시의소중한에너지자원으로사용되어질수있는소각열의특징은다음과같다. (1) 폐기물을처리하는과정에서부수적으로발생하는부산물이기때문에경제성과에너지효율성이우수하다. (2) 소각폐열생산에원유등 1차에너지를필요로하지않기때문에에너지가격에영향을받지않고장기간안정적으로공급이가능하다. (3) 폐기물소각시설에서폐기물의연소에동반하여발생하는폐열은여러가지형태로이용이가능하다. 특히, 최근에는소각기술의발달로소각시설규모가대용량화되어지고, 폐기물소각시설의연속운전을통한처리가가능함에따라소각시발생하는열을증기로회수하여고온 고압의상태로이용이가능하다. 최근에는음식폐기물반입금지등으로인하여생활폐기물소각시설반입폐기물의발열량이증가하고있으며, 잉여열이용기술도진보되어지고있어, < 그림 2.2> 에서보는바와같이미활용에너지의활용가능범위가넓어지고있다. 결국, 폐기물에너지란폐기물을변환시켜얻어지는연료및에너지로서사업장또는가정에서발생되는가연성폐기물중에너지함량이높은폐기물을열분해에의한오일화기술, 성형고체연료의제조기술, 가스화에의한가연성가스제조기술및소각에의한열회수기술등의가공, 처리방법을통해고체 액체 가스연료및폐열등을생산하고이를산업생산활동에필요한에너지로이용될수있도록한재생에너지로정의할수있다. < 그림 2.2> 잉여열발생형태에따른분류체계도

24 소각잉여열에너지화방안마련 2. 폐기물에너지이용현황 2.1 사업장폐기물발생및처리현황 우리나라는수출위주의산업화정책에따라사업장폐기물발생량은매년 10% 내외의높은증가율을보이면서꾸준한증가추세를보이고있으며, 2005년기준발생량은 112,419톤 / 일으로전체폐기물발생량 309,306톤 / 일의 36% 에달한다.( 표 2.1) 사업장폐기물의처리는크게매립과소각으로구분될수있다. 우리나라와같이국토가좁고가용토지가부족한국가에서는매립지의확보가용이하지않기때문에국토의효율적이용측면에서매립은가급적지양해야할불가피한폐기물의최종처리수단이다. 정부는국가폐기물관리종합계획에서매립을줄이고소각중심으로처리방향을설정하고소각가능한폐기물을최대한소각하도록하였으나소각이민원을유발하고처리비용또한매립비용보다높기때문에소각처리율향상에어려움이있는실정이었다. < 표 2.2> 에서보듯이국내사업장폐기물처리에있어서매립은점차감소하여 2005년기준으로 15% 이며, 소각및재활용처리량은지속적으로증가하고있으며, 런던협약에의해 2011년부터폐기물의해양투기가금지됨에따라소각및재활용처리량은더욱증가할전망이다. < 표 2.1> 연도별사업장폐기물발생현황 구분 발생량 ( 톤 / 일 ) 93,528 92, , ,453 95,908 99,505 98, , ,419 전년대비 (%) 출처 : 전국폐기물발생및처리현황 ( 환경부, 2006) < 표 2.2> 연도별사업장폐기물처리현황 ( 단위 : 톤 / 일 ) 구분 계 매립 소각 재활용 해양배출 ,453 18,962(19%) 8,034(8%) 67,514(67%) 6,943(6%) ,908 18,493(19%) 7,875(8%) 61,727(65%) 7,813(8%) ,505 15,455(16%) 7,094(7%) 67,451(68%) 9,505(9%) ,891 14,240(14%) 7,735(8%) 66,723(68%) 10,193(10%) ,018 13,646(13%) 7,044(7%) 73,189(70%) 11,139(10%) ,419 16,604(15%) 7,326(7%) 76,957(68%) 11,532(10%) 출처 : 전국폐기물발생및처리현황 ( 환경부, 2006)

25 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 2.2 폐기물에너지이용현황및잠재량국내 1차에너지소비량은연간 2억 TOE 규모로 IMF가발생했던 1998년을제외하고는지속적으로증가하고있다. 이중신 재생에너지량은연간백만 TOE 규모였으나 2000년이후생산량이급격히증가하고있으며, 2005년기준으로수력발전을포함하여 480만 TOE 규모로전체 1차에너지량대비 2.13% 를점유하고있다.( 표2.3) < 표 2.4> 에서보듯이폐기물에너지생산량은 1999년 170만 TOE에서 2005년 370만 TOE 규모로서전체신 재생에너지생산량의 77% 에달하고있다. 폐기물에너지는폐가스, 사업장폐기물, 폐목재, 생활폐기물, 대형도시쓰레기등으로구분하고있으며, 사업장폐기물의경우 2005년기준 59만 TOE 규모로폐가스에이어높은비중을차지하고있다. < 표 2.3> 연도별신 재생에너지생산량현황 ( 단위 : 천 TOE) 구분 차에너지 150, , , , , ,334 주 ) 신재생에너지 906 1,419 1,897 2,453 4,437 4,879 (%) (0.6) (0.79) (1.05) (1.24) (2.06) (2.13) 태양광 태양열 풍력 수력 연료전지 지열 바이오 폐기물 804 1,287 1,760 2,308 3,039 3,705 주 ) 신 재생비율은 1 차에너지중에서신 재생에너지가차지하는비중을의미함 < 표 2.4> 연도별폐기물에너지생산량현황 ( 단위 : 천 TOE) 구분 계 804 1,287 1,760 2,308 3,039 3,705 폐가스 ,080 1,028 1,427 1,735 사업장폐기물 폐목재 생활폐기물 대형도시쓰레기 출처 : 폐자원에너지화및 non-co 2 온실가스사업단 사전연구기획서 (2007)

26 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 2.5> 는 2004년기준국내가연성폐기물의에너지생산이가능한잠재량을나타낸것으로서가연성폐기물의총발생량은연간약 800만톤으로이를평균발열량을통하여환산할경우약 6백만 TOE 규모의에너지로활용할수있다. 또한가연성폐기물중사업장폐기물이차지하는비중은일일발생량기준으로약 30% 에해당하므로에너지잠재량은약 1.8백만 TOE 규모에해당한다. 결국, 폐기물소각시설은단순히쓰레기를연소시키는시설이아닌폐기물에서에너지자원을회수하는시설로서이들시설로부터의잉여열의활용을통해화석연료수입절감, 안정적인에너지공급등사회적 경제적효과를기대할수있다. < 표 2.5> 가연성폐기물잠재에너지량추정치 (2004) 구분 발생량 ( 톤 / 일 ) 생활계사업장계건설폐기물 년간발생량 ( 톤 / 년 ) 평균발열량 (kcal/kg) 에너지잠재량 (TOE/ 년 ) 종이류 5, ,267,891 5,000 1,133,946 나무류 2, ,248 2,069,076 4, ,630 고무피혁 1, ,705 8, ,581 플라스틱 2,278 4,080 1,687 2,936,571 8,250 2,422,671 폐유 (kl) 271,783 9, ,065 폐가스 1,060,425 계 10,635 6,843 5,413 8,026,026 6,110,318 출처 : 폐기물에너지이용현황및전망 ( 폐기물에너지이용기술세미나, 2007) < 표 2.6> 및 < 표 2.7> 은 2005년기준국내폐기물에너지이용현황으로서사업장폐기물을포함한소각보일러에서는연간약 260만 TOE 규모의에너지가생산되었다. 그러나 < 표 2.5> 의 2004년기준에너지잠재량과비교하였을때이용율은 42% 로낮은비중을차지하고있으며, 이중대부분은폐가스로서상대적으로사업장폐기물의잉여열의이용정도가낮음을알수있다. < 표 2.6> 폐기물에너지이용현황 (2005) 구분소각보일러 대형도시쓰레기소각로 시멘트킬른보조연료 ( 폐타이어, 폐고무등 ) 정제폐유계 공급량 10,159 증기톤 / 시간 11,310 톤 / 시간 438,085 톤 305,889kL TOE/ 년 2,590, , , ,830 3,705,547 출처 : 폐기물에너지이용현황및전망 ( 폐기물에너지이용기술세미나, 2007)

27 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 < 표 2.7> 소각보일러열원별현황 (2005) 구분폐가스사업장폐기물폐목재 공급량 ( 증기톤 / 시간 ) 중소소각로생활폐기물 6,317 2, ,159 비율 (%) 출처 : 폐기물에너지이용현황및전망 ( 폐기물에너지이용기술세미나, 2007) 계 2.3 소각잉여열활용에따른효과국내에서생산되는 1차에너지및폐기물소각잉여열에너지생산량현황을아래 < 표 2.8> 에나타내었다. 폐기물소각잉여열에너지는전체에너지생산량의 2.1% 정도비율을차지하고있다. 폐기물소각잉여열에너지생산량중산업폐기물소각시설에서생산된에너지를열량으로환산할경우, 2005년기준 5,906 천Gcal/ 년으로이를중유로환산할경우연간 2,000억원의중유수입절감효과가있으며, 온실가스 (CO 2 ) 감축량은 200만톤정도로연간 300억원의탄소배출권수익효과를기대할수있다. 따라서경제적, 환경적, 산업적측면에있어폐기물을순환자원으로적극활용하여고유가시대신ㆍ재생에너지확보, 원자재난해소에기여하기위해서는산업폐기물소각시설의잉여열을포함한폐기물의미활용에너지를적극적으로활용하여야한다. < 표 2.8> 1 차에너지및폐기물에너지생산량현황 구분 ( 단위 : Gcal) 총 1 차에너지생산량 2,293,340,000 2,202,380,000 2,150,670,000 폐기물소각폐열에너지 합계 36,953,000 33,017,000 30,393,000 폐가스 17,350,000 14,797,000 14,274,000 산업폐기물 5,906,000 6,064,000 5,469,000 폐목재 2,367, , ,000 생활폐기물 4,951,000 4,584,000 4,321,000 시멘트킬른연료 3,351,000 3,997,000 2,759,000 정제폐율 3,028,000 2,691,000 2,598,000 출처 : 폐자원에너지화및 non-co 2 온실가스사업단 사전연구기획서 (2007)

28 소각잉여열에너지화방안마련 또한, 폐기물소각시설에서발생하는잉여열을이용하여전력을생산할경우, 소내사용을제외한잉여전력을판매시연간약 27.7억원의판매수익 ( 기준질기준 ) 이발생하며, 톤당 27,744원의운영비절감효과를얻을수있다. < 표 2.9> 에폐기물발열량변화에따른전력판매수익비교현황을나타내었다. < 표 2.9> 반입폐기물발열량변화에따른전력판매수익비교 구 분 고질 (3,200kcal/kg) 기준질 (2,600kcal/kg) 저질 (1,900kcal/kg) 발전량 8,200kW 6,600kW 4,000kW 소내사용량 1,500kW 1,500kW 1,500kW 매전량 6,700kW 5,100kW 2,500kW 연간판매수익 3,644,800 천원 2,774,400 천원 1,360,000 천원 계산식 : 매전량 x 판매단가 (68 원 /kwh) x 8,000 시간 / 년 출처 : 폐자원에너지화및 non-co 2 온실가스사업단 사전연구기획서 (2007) 결국, 소각시설에서발생하는잉여열의에너지화는에너지수입비용및온실 가스의절감과화석연료사용저감에따른환경개선효과를기대할수있으며, < 표 2.10> 에소각잉여열이용에따른기대효과를요약하여나타내었다. < 표 2.10> 소각잉여열이용에따른기대효과 항목내용 유형효과 환경개선 - 에너지수입비용절감 : 15 억원 /yr( 스팀 10.4 ton/hr 기준 ) - 투자비용회수기간 : 1.63 년 - CO 2 저감 - 소각설비의환경친화적이미지제고 - 기후변화협약적기대비 - 연료사용저감에따른쾌적한도시환경건설 시너지제고 - 국가에너지안보정책에부합

29 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 3. 소각잉여열회수및공급방법 일반적으로, 소각로에서발생하는고온배가스는폐열보일러에의해열에너지가회수되어증기및온수를발생시킨다. 회수된잉여열을사용함으로서에너지를절감하고환경을보호할수있으며, 생산된증기나온수는산업공정의생산공정및난방에이용을하거나증기터빈을이용해전력을생산할수있다. 또한최근핫이슈로떠오르고있는교토의정서발효를통한온실가스저감에기여하고한정된자원을절약할수있다. 뿐만아니라, 최근에는음식물쓰레기및하수슬러지의육상직매립금지, 2012년의하수슬러지해양투기금지등의법적규제가강화될예정이어서스팀을음식물쓰레기및슬러지건조에이용하는기술이개발되고있다. < 그림 2.3> 은기존소각잉여열이용방법의흐름도를나타낸다. < 그림 2.3> 소각잉여열이용방법흐름도 3.1 소규모이용방식소규모소각시설에서적용가능한잉여열이용형태로수분사식가스냉각탑후단에온수기를설치하여잔여열을회수하며, 소각동및부속건물에대한급탕및난방등에만여열을공급하는형태이다. 배출가스중에온수기를직접노출시키는경우배가스중황산화물등에의한저온부식문제가발생할수있는단점이있다. < 그림 2.4> 소규모잉여열회수및공급방식 ( 수분사식가스냉각방식 )

30 소각잉여열에너지화방안마련 3.2 중규모이용방식소각동및부속건물에대한급탕및난방외에도주민편익시설등을설치하여여열을공급하는방식으로가스냉각탑과폐열보일러를조합한방식으로이루어진다. - 방식1 : 가스냉각탑 폐열보일러 : 폐열이용부하가적은경우에적합 - 방식2 : 폐열보일러 가스냉각탑 : 폐열이용부하가다소큰경우에적합 < 그림 2.5> 중규모잉여열회수및공급방식 ( 좌 : 방식 1, 우 : 방식 2) 3.3 대규모이용방식가. 열공급이주목적인경우보일러의증기조건을 10~20kg/cm 2 G로계획하여장내수요처는물론장외인접시설에증기나온수를공급하는방식이다. < 그림 2.6> 대규모잉여열이용방식 ( 열공급 ) 나. 발전이주목적인경우 보일러의증기조건을 20~30kg/cm 2, 250~280 정도의고온고압으로계획하여 발전량을극대화할수있도록하는방식이다. < 그림 2.7> 대규모잉여열이용방식 ( 발전 )

31 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 다. 발전과열공급병행의경우 보일러에서발생하는고온고압의증기를터빈을이용하여전기로전환하고그 후에배출되는추가증기를급탕및난방에이용하는방식이다. < 그림 2.8> 대규모잉여열이용방식 ( 발전 + 열공급 ) 소각잉여열을이용하여발전및열을공급할경우회수효율을높이기위해서는각각의공정특성및지역조건등에대한고려가필요하며, < 표 2.11> 에공급방식에따른장 단점을나타내었다. < 표 2.11> 소각잉여열이용방식에따른장단점비교항목장점단점 발 전 배압식 복수식 - 정전시에도소내동력공급 - 소각장계획시별도추진가능 - 터빈후단의증기배출열이용가능 - 정전시에도소내동력공급 - 소각장계획시별도추진가능 - 발전량이배압식대비많다. 지역난방 - 폐열의회수효율이좋다. 발전 + 지역난방 - 내에전력공급 - 폐열의회수효율이좋다. - 경제적인수익율이매우높다. - 폐열이용율이낮다. ( 증기보유열량의 15% 정도사용 ) - 복수기냉각으로열손실이있다. - 터빈후단의온도가낮아열이용이어려움 - 복수기냉각으로열손실이있다. - 시설비는배압식대비높음 - 지역난방시설이소각장과근접위치필요 - 하절기에는지역난방열부하감소 - 지역난방보수시증기를별도처리 - 지역난방시설이소각장과근접위치필요 또한, 잉여열회수설비인폐열보일러및증기터빈에대한형식, 특성, 장 단점 등주요인자에대한고려가필요하다.

32 소각잉여열에너지화방안마련 (1) 히트파이프열교환시스템폐열보일러를비롯한열교환기에있어서고온부식또는저온부식은기본적으로는재질적인특성에의하여결정되지만적절한열교환방식의선택을통하여부식방지또는경감이가능한데, 고체순환형유동상열교환기와히트파이프방식의열교환기등이그예이다. 히트파이프방식의열교환시스템은 < 그림 2.9> 에서와같이외부열원에의하여증발기내의작동유체가증발하여상부에위치한응축기에도달한후응축잠열을방출함으로써상대적으로고온의열이저온측의유체에전달되도록한것이다. 열의전달이잠열에의하여이루어지므로이론적으로는가열유체와피가열유체의온도차가없어도열의전달이가능할뿐만아니라전열관의길이방향으로온도편차가없기때문에입구부의온도저하에의한결로현상등을방지할수있어저온부식또는분진에의한오염을최소화할수있는장점을지닌다. 특히열의전달이내부작동유체의자연순환에의하여이루어지기때문에운전동력이소요되지않는장점이있다. 본시스템의이러한특성을이용하여전열관의온도범위를적절히설계할경우고온및저온부식이주로발생하는온도영역을피할수있고, 폐기물처리시설의여열을회수하여장입폐기물을예열하거나연소용공기또는연료가스등을예열하기위한열교환시스템으로이용될수있다. 피가열유체 - 연소용공기 - 연료가스 - 건물공기 C o n d en se r H C o n d e n s a te V a p o r E va p o ra to r 가열유체 - 연도배가스 - 건물배기 r N o p o w e r, N o m o v in g p a rt r E a sy m a n u fa c tu rin g (w ic k le ss, c a rb o n ste e l) r V a ria b le tu b e te m p e r a tu re < 그림 2.9> 히트파이프시스템 그림.1 히트파이프식열교환 시스템

33 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 (2) 열전가변형동력변환시스템 < 그림 2.10> 은열전가변형여열이용시스템의개념을나타낸다. (a) 그림은잉여증기를이용하여유기랭킨사이클을구동하는시스템이며, (b) 그림은배압증기터빈을적용한시스템이다. 유기랭킨사이클 (Organic Rankine Cycle) 은물대신증기압이높은유기매체를랭킨사이클의작동유체로함으로써저온도의열원에서상대적으로고효율의발전이가능하도록한동력전환시스템이다. 작동유체로는프레온, 펜탄, 부탄등이사용되며작동유체의온도범위는 100~250 범위이다. 작동유체로써유기매체를사용할경우, 물을사용하는경우에비하여터빈의크기를줄일수있고응축기내부를대기압보다높게유지할수있어응축기의크기가축소되며수처리장치가요구되지않는다. 유기랭킨시스템은상기의특징때문에종래지열수발전, 태양열발전및배열발전등에적용되어왔다. < 그림 2.11> 은유기랭킨발전시스템의 T-S diagram의일례로서 Iso-Pentane 을작동유체로하고 Supercritical 및 Superheated 사이클을구성했을때작동유체의상태를나타내었다. 증발기출구에서작동유체의온도를 193 수준으로유지하고응축온도를 32 로한사이클을구성할경우사이클의열효율은약 23% 에달하는것으로계산되어증기터빈대비고효율의발전이가능한장점을가진다. 유기랭킨사이클의열효율은작동유체에의하여달라지는데, Iso-pentane 은가장효율을높게할수있는작동매체중의하나이다. 배압터빈을적용하는경우에는소요처의증기요구조건을충족할수있도록발생증기의압력이충분히높아야한다. 이러한열전가변형열병합시스템은처리시설의열발생특성과주변의에너지소요처의특성에따라다양한이용시스템구축이가능하다. T u rb in e G e n e ra to r B a c k p r e s s u r e t u r b in e R e c u p e ra to r Air cooled condenser S te a m V a p o riz e r C o n d e n s e r B o ile r B o ile r (a ) 유기랭킨사이클방식 ( b ) 배압터빈방식 < 그림 2.10> 열전가변형동력변환시스템

34 소각잉여열에너지화방안마련 Gas Stream C,36.9at 2 3 Vaporizer R ecu pe rato r 7 6 Condenser 4 Pump C,1.2at Entropy(kJ/kg) < 그림 2.11> 유기랭킨발전시스템의 T-S diagram 예 (3) 증기터빈증기터빈은폐기물소각시설의폐열보일러를통해회수된열에너지를기계적인일로전환하는설비이며, 잉여열을이용하여전력생산을목적으로할때사용되어지는장치로서이에대한설명은 < 표 2.12> 및 < 표 2.13> 에나타내었다. < 표 2.12> 증기터빈발전기발전량의제어방식비교 구분 특징 발전기부하 자동조정장치 잉여증기 단독운전 ( 유량조절제어운전 ) 소각시설내모든부하전력을 T/G 로해결 - 한전수전량 = 0 - 한전에역송 = 0 - 발전기부하를일정하게제어 - 항상터빈에안정된증기의공급이전제조건 - 2 개이상소각로를운전하여변동이최소화되어야함 - 전력부하의변화는터빈전력부하의변화에따라 Governor에의해증기유량이조절되어부하변화에능동적으로대응 - 잉여증기는고압복수기에보냄 병렬운전 ( 역송방지운전 ) 부족한부하는전력회사로부터수전 ( 최소전력수전 ) - 발전기부하는일정하게제어 - 터빈입구증기의압력제어에사용하는유량제어방식 - 소각로내의일정한전력의변동은모두수전측에서부담 - 역송방지를위하여설정한수전량이하로수전량이감소하지않도록자동전력조정장치 (APC) 를설치 - 잉여증기는고압복수기에보냄 병렬운전 ( 역송운전 ) - 발전전력이충분하여소내부하이상의잉여전력을전력회사에역송 - 발전량이소내전력초과시역송, 이하시에는수전됨 - 발전량이일정하지않지만운전이용이함 - 터빈입구의증기압력은터빈유입증기량의제어에의해유지되며,( 압력조절방식 ), 보일러발생증기의변동은발전전력의변동으로나타남. - 잉여증기는전량터빈으로보냄

35 Ⅱ. 폐기물소각잉여열의발생및활용 < 표 2.13> 증기터빈형식비교 구분배압식증기터빈복수식증기터빈 증기터빈발전기형식 증기터빈사이클비교 입구조건 개요 특징 16kg/cm 2 G, 203 ( 포화증기 ) 터빈배압을양압 (+) 으로하여운영의편리성도모 발전출력이적음 에너지이용효율감소 설비비용저렴 설비가간단 운전이용이 40kg/cm 2 G, 350 ( 과열증기 ) 터빈배압을진공 (-) 으로하여최대발전량유도 발전출력이큼 에너지이용효율증대 초기설비비용증대 설비가복잡 운영이어렵고운영비고가

36 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례

37 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 1. 국내관련규정및적용사례 1.1 관련규정및지원제도 에너지회수규정폐기물의에너지화를통해신 재생에너지확보가가능하다는측면에서폐기물의에너지전환및대체에너지로서의활용은매우중요한정책으로다루어져야함에도불구하고우리나라에서는부분적으로소각잉여열의에너지회수노력은꾸준히이루어져왔지만제도적으로뒷받침되지못하고있는실정이다. 현행소각잉여열에너지화관련규정으로폐기물관리법시행규칙제2조의2에서 에너지회수규정 을제시하고있으며, 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제2조에서폐기물을통하여회수할수있는에너지및폐열을재활용가능자원으로규정하고있다. 또한산업자원부고시 ( 제 호 ) 신 재생에너지설비의지원 설치 관리에관한기준 에서는폐기물의연소에의해발생한열을회수하는시설의설치조건을제시하고있다. 에너지회수규정은폐기물로부터열에너지를회수하는활동을재활용의범주로인정하고에너지회수시설운영의안정성및회수효율의지속유지와동시에폐기물의부적정처리방지를목적으로마련한것으로서에너지회수기준은다음과같다. 1 다른물질과혼합하지아니하고당해폐기물의저위발열량이킬로그램당 3천킬로칼로리이상일것 2 에너지의회수효율 ( 회수에너지총량을투입에너지총량으로나눈비율을말한다 ) 이 75퍼센트이상일것 3 회수열을전량열원으로스스로이용하거나다른사람에게공급할것 4 환경부장관이정하여고시하는경우에는폐기물의 30퍼센트이상을원료또는재료로재활용하고그나머지중에서에너지의회수에이용할것 또한폐기물에너지회수설비설치기준은 < 표 3.1> 과같다.

38 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 3.1> 폐기물에너지회수설비설치기준 가. 설치조건 1) 폐기물의연소에의해발생한열을회수하여이용할수있는곳에설치하여야한다. 2) 폐기물에너지회수시설은자체중량, 적재하중및기타하중에견딜수있어야하고폐기물처리과정에서발생하는열 습기 배기가스 배출수및충격등에견딜수있는재질을사용하여야한다. 3) 폐기물이흩날리거나흘러나오는것을방지하는데필요한설비를설치하여야한다. 4) 폐기물처리과정에서발생되는대기오염물질 수질오염물질등을처리할수있는시설을갖추어야한다. 5) 굴뚝을설치하는경우통풍력과배기가스의대기확산을고려한높이와구조이어야한다. 6) 폐기물관리법, 대기환경보호법, 자원의절약과재활용촉진에관한법률등의법률과관련고시에적합하게설치하여야한다. 7) 설치확인신청전에관련법률등에서정한필요한검사및시험을완료하여야한다. 나. 투입설비 1) 폐기물을보관할수있는저장설비및소각용량이상을투입할수있는설비를갖추어야한다. 2) 폐기물투입구및청소구는고온에견딜수있는재질로만들어야하며외부공기의유입이나연소가스의누출을방지할수있는구조이어야한다. 다. 연소설비 1) 적정한소각기능및용량을가져야하고시간당소각능력은설계기준이상이어야한다. 2) 연소실의예열및온도를조절할수있도록충분한보조버너등충분한용량의보조연소장치를설치하여야한다. 3) 연소실의공기공급량을조절할수있는장치를설치하여야한다. 4) 통풍설비설치등으로연소실의압력이일정하게유지되고, 연소가스또는화염의역류현상이발생하지않도록설치하여야한다. 5) 연소실내의온도와압력을계측할수있는기기를설치하여야하며폭발에대비할수있는안전장치를설치하여야한다. 6) 연소실내부의연소상태를볼수있는구조이어야하며, 소각재의제거시재의흩날림을방지할수있는구조이어야한다. 라. 폐열회수및공급설비 1) 안전밸브, 조수위차단장치, 전기적안전장치등의안전장치를설치하여야한다. 2) 온도, 압력, 유량등의관련계측기기및조절기를설치하여야한다. 마. 기타 1) 명판가 ) 모든기기는용량, 제작자및그외기기별로나타내어야할사항이명시된명판을부착하여야한다. 나 ) 신 재생에너지설비명판설치기준의명판을제작하여소각로전면에부착하여야한다. 2) 가동상태설비제어장치는자동및수동운전이가능하여야한다. 3) 모니터링설비모니터링시스템기술기준에적합하게설치하여야한다. 4) 운전교육전문기업은설비소유주에게소비자주의사항및운전메뉴얼을제공하여야하며운전교육을실시하여야한다.

39 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 환경시설효율성제고사업국내사업장폐기물소각장을운영하는사업자는크게폐기물배출자가운영하는경우와중간처리업을목적으로운영하는경우로구분할수있다. 폐기물배출자가운영하는사업장및대규모운영업체의경우대부분잉여열회수시스템을갖추어활용하고있으나소규모사업자이거나중간처리업체의경우대부분이영세업체이어서경제적부담을가지고있다. 이에따라, 환경부에서는 환경시설효율성제고사업 에관한지침을마련하고시설설치에필요한자금을융자지원토록함으로서잉여열의이용활성화를도모하고이용시설의설치촉진을유도하고있다. 환경시설효율성제고사업 ( 환경부훈령제 호, ) 환경관련시설을대상으로시설개선, 운영 관리체계개선, 대체에너지사용등을통하여환경시설의효율을향상시키고운영비용을절감하기위하여사업자로선정된자가사업비를우선투자한후운영비용절감액등으로투자비를상환받는사업 < 표 3.2> 환경시설효율성제고사업업무추진절차 업무절차추진내용비고 사업추진협의 위 수탁협약체결 기술공모실시 사업자선정 설 계 사업시행계약 사업시행 준공 시설운영 ( 사업비상환 ) 대상시설발굴및평가 사업추진제안및사업추진협의 사업내용, 기관별임무등위 수탁에대한사항협의 위 수탁협약체결 사업명, 사업내용및범위, 기타공모조건공고 ( 일간지및인터넷이용등 ) 사업효과, 당해사업수행능력, 제안내용의타당성, 기타사항등에대한심사 공모제안심사결과에따라선정 효율성제고를위한세부설계 ( 사업자 ) 설계자문위원회심의및승인 사업시행및성과배분에대한계약체결 설계및시공권한부여 시설공사, 운영관리체계개선등사업시행 ( 사업자 ) 사업시행관리 감독 ( 사업수행기관 ) 시설공사등의준공 시설물인계 인수 시설운영및사업비상환 ( 사업자 ) 시설운영관리 감독 ( 사업수행기관 ) 사업수행기관 대상시설관할기관대상시설관할기관 사업수행기관 사업수행기관 ( 건설기술관리법 ) 사업수행기관 사업수행기관 ( 건설기술관리법 ) 대상시설관할기관 사업자 사업자 대상시설관할기관

40 소각잉여열에너지화방안마련 가. 환경개선자금환경개선자금은자금조달능력이열악한기업의환경오염방지시설설치, 환경기술개발및산업화등을지원하고지방자치단체공공환경기초시설의설치에소요되는자금을장기저리로융자지원하는제도로서 1987년부터환경관리공단에서추진하고있다. 본사업은환경기초시설을설치 ( 변경 ) 하고자하는지방자치단체및기업에게환경오염방지시설을설치 ( 변경 ), 환경시설의설치 대행, 환경기술의개발및산업화, 수도권지역의대기환경개선을위한대기오염방지시설설치사업자등에게장기저리로자금을융자지원해줌으로써지방자치단체와기업의자금부담을덜어주고국민생활환경의개선, 환경기술의개발촉진및환경산업육성에이바지하는데그목적이있다. 법적근거로 환경정책기본법 제34조사업자에대한재정지원, 재정융자특별회계법 제6조융자계정의세입및세출, 환경개선특별회계법 제4조세출, 환경관리공단법 제16조사업등이있다. 융자지원자금은국가의환경개선특별회계, 공공자금관리기금 ( 구재정융자특별회계 ) 에서지원되고환경개선자금등총 7개분야로구분되어있으며, 민간부문지원분야는환경개선자금, 수도권대기환경개선자금, 중소기업대기환경개선자금, 천연가스공급시설설치자금등 4개의사업에융자지원되고있다. 이중환경개선자금은환경오염방지시설의설치, 환경시설의설치 대행, 환경기술개발및산업화분야에대하여융자지원을하고있으며, 환경시설의설치 대행자금의융자신청대상으로소각잉여열이용시설과같은환경시설효율성제고사업을포함하고있다. 환경시설의설치 대행자금의지원범위로는 1) 토목 철굴조물의설치비용, 2) 기계 전기 ( 계장 ) 설비및부대설비 ( 계측장비, 대기 수질자동측정기기등 ) 의구입 설치비용 ( 배출시설에서방지시설에이르는연결관및유입관구입 설치비용을포함 ) 등이있으며, 자금의지원한도, 지원비율등융자조건및융자절차는 < 표 3.3> 및 < 표 3.4> 과같다.

41 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 < 표 3.3> 환경시설설치 대행자금의융자조건 구분 내용 융자규모 500억원 지원한도 30억원이하 지원비율 소요자금의 100% 이내 이자율 ( 변동금리 ) 5.39%(2007 4/4분기기준 ) 대출기간 10년이내 ( 거치기간 3년포함 ) 상환방법 거치기간경과후 3개월마다균등분할상환 < 표 3.4> 환경시설설치 대행자금의융자절차 사업자환경관리공단금융기관 시공자또는용역제공자 융자지원신청 신청서접수 검토및심사 결과접수 결과통보 결과접수 업무협의 업무협의 자금대여 차입신청 대출약정 대출약정 융자금수령 융자금지급 공사대금수령 원리금상환 원리금회수 원리금회수 원리금상환

42 소각잉여열에너지화방안마련 나. ESCO 투자사업에너지절약전문기업 (ESCO ; Energy Service Company) 이란에너지사용자가에너지절약을위하여기존의에너지사용시설을개체보완코자하나기술적 경제적부담으로사업을시행하지못할경우에너지절약형시설설치사업에참여하여기술, 자금등을제공하고투자시설에서발생하는에너지절감액으로투자비를회수하는사업을영위하는기업을말한다. 즉, ESCO 투자사업은에너지사용자는투자위험없이에너지절약시설투자가가능하고 ESCO는투자수익성을보고투자위험을부담하는벤처형사업으로서 1970년대말미국에서태동한새로운에너지절약투자방식으로현재약 40여개국가에서시행중이다. 우리나라의경우에너지저소비형경제 사회구조로의전환을위한정책의일환으로도입을결정하고 1992년부터에너지관리공단에서추진하고있으며, 그간정부주도의에너지절약운동에서민간의창의와참여를바탕으로한민간에의한에너지절약의확산을유도하기위한수단으로개발되어왔다. ESCO에대한법적근거는 에너지이용합리화법제22조에너지절약전문기업의지원, 동법시행령제20조에너지절약을위한사업및제21조에너지절약전문기업의등록증, 동법시행규칙제10조에너지절약전문기업의등록신청 에규정되어있다. ESCO 사업의범위는에너지사용시설의에너지절약을위한관리 용역사업, 에너지절약형시설투자에관한사업, 에너지관리진단및기타에너지절약과관련된사업을포함하며, 주요실시사업으로는에너지절약형시설설치사업, 절전형조명등개체사업, 폐열회수이용사업, 공정개선사업, 빙축열등전기대체냉방기보급사업등이있다. ESCO 투자사업의장점으로는에너지절약시설에대한투자비의부담없이에너지비용을절감할수있으며, 절약시설투자에따른경제적 기술적인위험부담을해소할수있다. 또한절약시설에대한전문적인서비스를제공받을수있으며, ESCO 이용고객에대한세제지원혜택을받을수있다. 본사업의특징으로는에너지절약성과 ( 절감액 ) 의배분과보증으로구분할수있다. (1) 에너지절약성과 ( 절감액 ) 배분 시설투자에의한절감액은고객 ( 절약시설사용자 ) 과전문기업이약정에의 하여배분하고절약전문기업의투자비회수가끝나면전체에너지절감비

43 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 용은에너지사용자의이익으로환수된다. 성과배분액의약정배분율에따 라투자상환기간은가변적이며, 성과를전액투자상환에배분할경우투자 상환기간이최단기간으로단축될수있다. < 그림 3.1> 에너지절약성과배분 (2) 에너지절약성과 ( 절감액 ) 보증시설투자에소요되는자금은에너지사용자 ( 고객 ) 가조달하고시설투자에의한절감액을전문기업이고객에게보증하고절약전문기업은고객의투자비회수가완료될때까지사후관리를실시한다. 사업계획수립시 ESCO와에너지사용자가상호합의하여보증절감량및목표절감량을제시하고사업완료후실측결과에따라차액보전, 성과보증등보증조치를이행한다.( 보증절감량은목표절감량의 90% 를초과하는범위내에서상호합의하여결정 ) < 적용범례 > 1 보증절감 = 실측절감량 : 계약에의한사후관리절차진행후사업종료 2 보증절감량 실측절감량 : ESCO가에너지사용자에게차액을현금으로보전 3 보증절감량 실측절감량 : ESCO 와에너지사용자의합의결과에따라차액을배분 < 그림 3.2> 에너지절약성과보증

44 소각잉여열에너지화방안마련 ESCO 투자사업의흐름을살펴보면크게 4단계로구분할수있다. l 투자상담에너지절약투자를희망하는에너지사용자와 ESCO간의에너지절약시설투자에대하여상담하는것으로 ESCO는절약시설에대한예비조사등을통하여간이제안서를제시하게된다. 2 에너지관리진단및사업화결정 ( 계약체결 ) 투자상담후 ESCO는에너지사용시설의열및전기사용현황조사, 운전현황및에너지효율분석을통하여에너지절감항목에대한예상절감량및투자비산출등에너지관리진단을통하여에너지사용자와의계약을위한사업제안서를제시한다. 또한 ESCO의사업제안서를토대로총투자규모및절약시설투자로발생하는에너지절감액의회수방법, 에너지절감량산출방식의기본조건및사후관리등의세부조건을규정하는등에너지사용자와 ESCO간에너지절약투자계약을체결한다. 3 절약시설공사및사후관리 ESCO는시방서에따라공사를추진하고최적의가동을위한교육및설비운전상태의교육실시등준공후사후관리를수행하며, 에너지사용시설에서발생하는에너지절감액을계약조건에따라성과배분하게된다. 4 계약종료계약에다른투자비회수가끝나면에너지절약투자계약은종료되고이시점부터에너지절감비용전액이에너지사용자의몫으로돌아가게된다. < 그림 3.3> ESCO 투자사업흐름도

45 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 ESCO 지원시책으로는금융및세제지원이있으며, 금융지원의경우제도도입초기부터 ESCO 투지지원을위하여에너지이용합리화자금에서지원하였고, 2002년 ESCO 사업의급격한팽창으로인해 2003년부터에너지절약시설설치자금으로통합운영되고있다. ESCO 투자사업의자금지원조건및자금신청절차는다음과같다. < 표 3.5> ESCO 투자사업자금지원조건 사업명이자율대출기간사업자당지원한도액 에너지절약형시설설치사업 ESCO 투자사업 고정금리 3% or 변동금리 4.25% (2007 4/4 분기기준 ) 3 년거치 5 년상환 전기설비 : 3 년거치 2 년상환열설비 : 3 년거치 7 년상환 200 억원이내 ( 사업장 100 억 ) 전기설비 : 300 억원이내열설비 : 150 억원이내 < 표 3.6> ESCO 자금신청절차 에너지절약시설계약 자금신청서접수 ( 자금신청자 에너지관리공단 ) 자금추천신청서검토 ( 에너지관리공단 ) 추천서발급 ( 에너지관리공단 ) 대출 ( 은행 자금사용업체 ) 실태조사 ( 에너지관리공단 자금신청자 ) 성과조사 ( 에너지관리공단 자금신청자 ) 자금지원대상설비유무확인절약시설사용자가신청대출취급기관의담보감정심사후대출지정된투자소재지에설치여부확인투자가완료된사업의사업성과점검

46 소각잉여열에너지화방안마련 또한, ESCO를통한소각잉여열회수설비설치사업은조세특례제한법에따라투자금액의일정비율을세액에서공제받을수있다. 동법제25조의 2에서는내국인이에너지절약시설에 2008년 12월 31일까지투자 ( 중고품에의한투자는제외 ) 하는경우에는당해투자금액의 100분의 10에상당하는금액을과세연도의소득세 ( 사업소닥에대한소득세에한함 ) 또는법인세에서공제가가능하며, 동법시행규칙제13조의 2에서는에너지절약시설의범위를폐열회수설비등에너지절약설비또는연료대체설비등에직접투자하거나에너지합리화법에의한 ESCO 사업으로설치한시설로규정하고있다. 1.2 활용사례국내생활폐기물소각시설에서발생되는소각잉여열은발전및지역난방등으로활발히재이용되고있다. 환경부에서실시한지방자치단체에서설치 운영중인전국 38개대형생활폐기물소각시설의잉여열자원화실태를조사한결과에따르면 2005년폐기물소각시설의소각과정에서발생한폐열은총 4,951천Gcal이었으며, 이중 89.3% 인 4,419천Gcal를회수하여이용하고있었다. 회수 이용된잉여열 4,419천Gcal 중 3,482천Gcal(78.8%) 는지역난방공사등에열을공급하여 198 억원의판매수익을얻고, 자체난방, 건조시설및각종부대시설의열원등으로사용하여연간 758억원상당의난방비를절감하였으며, 937천Gcal(21.2%) 는전력을생산, 한전등에공급하여 4억원의판매수입을얻고, 자체동력으로사용하여연간 288억원상당의전력비를절감한것으로조사되었다. 또한이용된잉여열을중유로환산하면 491천kl에상당하여연간 1,500억원의중유수입절감효과가나타났으며, 화석에너지사용감소에따른온실가스감축량은 135만톤정도로연간 240억원의탄소배출권수익효과가있는것으로나타났다. 결국, 생활폐기물소각시설은단순히쓰레기를태우는시설이아닌폐기물에서에너지자원을회수하는시설로자리잡고있으며, 경제적 환경적파급효과가매우크게나타나고있다. 반면, 사업장폐기물소각시설의경우대규모사업장에서는잉여열을적극활용하고있으나소규모영세사업장에서는자체난방용으로일부활용하는것을제외하고대부분대기로방출하고있는실정이다.

47 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 (1) 군산지정폐기물공공처리장소각잉여열을이용한스팀생산및공급설비를에너지관리공단의지원하에설치하여군산공공처리장뿐아니라인근의민간소각업체인 ( 주 ) 엔아이티의소각잉여열을 ( 주 ) 대상에함께공급하고있다. 폐열보일러스팀최대생산능력은 10톤 /hr이고스팀발생량은 8톤 /hr이며, 스팀공급량은이송거리에따른방열손실등을감안하여 7톤 /hr으로운전하고있었다. 군산처리장은본사업을통하여스팀공급 ( 연 10.5개월가동기준으로 52,920톤 ) 으로연간약 1억2천만원의순수익창출하고있으며, 시설투자비는 5년균등상환기준으로연간 4,000천원을회수하고있다. 이를통해연간 832만리터의연료절감으로약 30억원의연료수입대체효과및연료절감에따른오염물질배출저감으로오염물질처리비용도절감하는동시에온실가스의배출량을연간약 7,203 톤씩저감하고있다. < 표 3.7> 은잉여열이용설비의설치및운영현황을나타내었다. < 표 3.7> 잉여열이용시설설치비및운영비 ( 군산처리장 ) 구분세부내용 설비투자기관 ( 주 ) 이엔이코노 ( 증기공급운영자 ) 소요비용 ( 천원 ) 설비투자금액 20,000 천원 투자비용상환방법 - 스팀회수시설은국가에기부체납 - 스팀이송시설에대한토지사용허가 - 기부체납한시설투자비는스팀공급가액에서 5 년균등상환 합계 217,665 시설비 소계 20,000 ㅇ Header 및배관설치 20,000 소계 197,665 운영비 ㅇ응축수미회수로공업용수사용량증가ㅇ순수 / 폐수처리약품증가ㅇ순수생산용수지주기적교체및전력비증가ㅇ업무량증가로인한인건비상승ㅇ시설유지보수비 47,678 28,362 21,159 92,966 7,500

48 소각잉여열에너지화방안마련 (2) 한솔이엠이 ( 주 ) 한솔이엠이 ( 주 ) 영남지사에서는소각 (36톤/ 일 2기, 72톤 / 일 1기 ) 시발생되어대기로방출되는증기를판매하여수익창출을통한경영개선효과를도모하기위하여인근식품회사인 ( 주 ) 동원F&B와 2006년 6월에계약을체결하고 2006년 9월부터스팀을공급하고있다. 내부배관, 외부배관 ( 약 1.2km) 및스팀유량계등시설설치비는총 1,055백만원으로서, 공급자와수급자가스팀공급가액에서 5년간균등상환하는조건으로 50% 씩직접투자하였다. 한솔이엠이 ( 주 ) 의폐열보일러용량은 40톤 / 시간 (10톤/ 시 2기, 20톤 / 시 1기 ) 규모이나약 50% 의효율로인해 20 톤 / 시간의증기가발생되어, 현재동원F&B로 10~15톤 / 시간 (8kg/cm 2 ) 으로공급하고있다. 또한식품회사라는수급처의특성상보일러청관체및탈산소제등의화학약품을사용하지못하여보일러자동연속블로운다운설비를보완하여공급하고있다. 공급처인한솔이엠이 ( 주 ) 에서는연간 33,000톤의증기를공급함으로서 900백만원의매출이익을예상하고있으며, 이를통하여사업장경영개선과더불어주변환경및기업의이미지개선효과를기대하고있다. 또한수급처인 ( 주 ) 동원F&B에서는기존보일러설비가동시보다저가의증기를수급할수있으므로비용절감 (360백만원/ 년 ) 과동시에운영수지향상을기대하고있다. < 표 3.8> 잉여열이용시설설치비 ( 한솔이엠이 ( 주 )) ( 단위 : 백만원 ) 투자비분담금액및비율 공사항목 투자비용 한솔이엠이 ( 주 ) ( 주 ) 동원F&B 비고 금액 비율 (%) 금액 비율 (%) 외부배관 내부 한솔 배관 동원 유량계포함 합계 1, (3) 한솔제지 ( 주 ) 한솔제지 ( 주 ) 대전공장에서는 300톤 / 일규모의유동층소각로를통하여슬러지를소각하고있다. 소각후발생되는잉여열을사업장내종이생산공정에활용하기위하여폐열보일러및부대설비를소각로설계부터반영하였으며, 1997년

49 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 1월부터가동을시작하였다. 현재, 소각로폐열보일러 (23톤/ 시간 ), 혐기성메탄보일러 (3톤/ 시간 ) 및 LNG 보일러 (5톤/ 시간 ) 에서생산되는증기를종이생산공정에자체공급하고있으며, 100~130톤 / 시간의증기를대전열병합발전소로부터구매하여공급하고있다. 2006년기준으로자체소각로에서생산된증기는 188,717톤 (544톤/ 일, 340일 ) 으로서, 외부증기구매단가인 37,100원 / 톤으로환산하여연간약 6,853백만원의에너지비용절감효과를창출하였다. 또한현구매증기가 BC유 (0.3%) 를이용하여생산되기때문에유가상승에따른소각잉여열이용경제성이점점증대될것으로기대하고있었다. < 그림 3.4> 한솔제지 ( 주 ) 대전공장소각공정도 < 그림 3.5> 한솔제지 ( 주 ) 소각잉여열이용현황

50 소각잉여열에너지화방안마련 2. 국외관련정책및적용사례 1970년대두차례석유파동을겪으면서유럽, 미국, 일본등선진국들은신 재생에너지기술개발및보급을위한정책수립에관심을갖기시작했다. 당시에는화석에너지의수입의존도를줄임으로써에너지자급도를향상시키는목적이강했으나현재는화석에너지고갈의위험성및기후변화협약등의환경규제의강화로인해자국의지속가능한발전을할수있는정책수립이세워지고있는추세이며, 폐기물에너지이용활성화를통한대체에너지확보를위하여열공급확대및폐기물에너지이용촉진등다양한정책과제도를마련하여지원하고있다. 예를들어투자인센티브, 관세감면등을시행하여보급확대에힘쓰고있을뿐만아니라최근에는기준가격의무구매제도, 신 재생에너지발전의무비율할당제및녹색인증서거래제등의시장확대정책을펼치고있다. 위의각제도에대한대략적인내용은다음과같으며, 각국의신 재생에너지정책및소각에너지회수의정의를 < 표 3.9> 와 < 표 3.10> 에나타내었다.. - 기준가격의무구매제 (Feed-In Tariff) 가격을미리정하고물량을확보하는정책으로서전력회사로하여금신 재생에너지발전전력의고비용을감안, 구입가격을미리책정하여의무적으로구매하도록하는제도 - 신 재생에너지발전의무비율할당제 (Renewable Portfolio Standards) 물량을미리정하고가격을시장에서결정하도록하는제도로서전력회사또는발전회사로하여금총판매량또는총발전량의일부를신 재생에너지발전전력으로충당하도록하는제도 - 녹색인증서거래제 (Trade of Green Certificates) 일반적으로신 재생에너지발전의무비율할당제와병행하여실시하는경우가대부분이며, 자발적인프로그램으로서녹색가격제도 (Green Pricing) 나녹색전력시장 (Green Power Market) 의한형태로거래되기도함

51 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 < 표 3.9> 각국의신 재생에너지정책 국가명목표발전 미국 캐나다 브라질 E U 바이오제품및에너지를 10 년까지 01 년대비 3 배로확대 10 년총에너지 12% 및전력 22% 를재생가능에너지로충당 RPS제도(2003년) 도입 생산세액공제 (PTC) 바이오매스연소설비 25%(8$ 이내 ) 보조 바이오에너지연구지원 고정가격매수제도 재생가능전력계통의보증제도 영국 10 년전력 25% 를재생가능에너지로충당 RPS 제도 이탈리아 10 년전력 25% 를재생가능에너지로충당 RPS 제도 스웨덴 10 년전력 60% 를재생가능에너지로충당 RPS 제도 독일 10 년전력 12.5% 를재생가능에너지로충당고정가격매수제도 프랑스 10 년전력 21% 를재생가능에너지로충당고정가격매수제도 스페인 10 년전력 29.4% 를재생가능에너지로충당고정가격매수제도 오스트리아 10 년전력 78.1% 를재생가능에너지로충당 고정가격매수제도 출처 : 한국농업 농촌밝은미래를연다 ( 한국농촌경제연구원, 2007) < 표 3.10> 각국의소각에너지회수의정의 국가 독일 정의 - 발열량이최소 2,630kcal/kg 이상되어야함 - 에너지효율이최소 75% 이상되어야함 - 발생된열은에너지회수자가사용하거나제 3 자에게공급하여야함 - 회수공정중에발생한폐기물은가능하면별도처리없이매립할수있어야함 ( 단, 재생처리된물질을에너지회수에이용하는경우는발열량과상관없음 ) 노르웨이 - 현재기준준비중 오스트리아 - 최대에너지회수정도를규제 미국 - 소각을폐기물최소화로서간주하지않음 - 예외적으로발열량 2,780 4,440kcal/kg 인폐기물을연료로사용하는경우에는법적재활용으로인정 캐나다 - 폐기물이 3,030kcal/kg 이상의발열량을가져야함 일본 - 전력생산을위한에너지회수시설을갖춘소각을열적재활용으로정의

52 소각잉여열에너지화방안마련 2.1 유럽유럽연합은유럽을움직이는힘을 에너지 로규정하고지속가능한경쟁력있는에너지확보라는목표아래다양한정책및제도를추진하는등환경뿐만아니라에너지분야에서도선구적인역할을수행하고있다. 과거, 유럽의폐기물처리는단순매립을통한처분 (disposal) 이었으나폐기물처리에대한환경적 경제적측면이고려되면서처리 (treatment) 재활용(recycle) 재사용 (reuse) 발생억제(reduce) 로인식이전환되고있는추세이며, 유럽의폐기물매립에관한지침 의제 개정을통하여유럽국가들로하여금폐기물의안정적인처리와동시에열, 전기, 자동차연료등에너지생산이가능한소각을통한에너지화를유도하고있다. 현재, 유럽 18개국에서운전되고있는소각시설은 304개이며 ( 처리용량 50,200천톤 ), 이중 96% 가폐기물로부터에너지를회수하고있다. 소각을기초로한유럽의에너지회수량은 8,800MW으로이중 70% 는지역열공급, 30% 는전력발생에사용되고있으며, 소각시설에서얻어지는유럽의연간에너지회수량은스위스의총전력량과비슷한수준이다. 회수되는에너지형태는나라마다차이가보이며, 주로적용가능한기술과지역적요구수준에달려있다. < 그림 3.6> 은 1999년에유럽에서전력과열로서회수된총에너지량을나타낸것으로서덴마크, 프랑스, 독일, 스웨덴과같이지역열공급으로의사용을위한열형태로회수한나라일수록에너지회수효율이높음을알수있다. 유럽국가들은자국의실정에맞게대체에너지확보를위한정책목표를설정하고소각잉여열의이용촉진을정책목표를달성하기위한하나의방법으로추진하고있으며, < 표 3.11> 에유럽의대체에너지및열공급지원정책을나타내었다. < 그림 3.6> 유럽의에너지회수현황

53 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 < 표 3.11> 유럽의대체에너지및열공급정책 국가에너지정책열공급정책 영국 독일 스웨덴 덴마크 북해유전의개발등, 석유자원의안전확보를목표 1990년환경백서에서 CO 2 배출량을 2005년까지 1990년수준으로안정화할것을표명 구동독의에너지시장을완전히통합하고온실효과가스의배출에대한전략개발 원자력으로부터의탈피하고석유의존도의저하, 에너지절약의철저화, 재생가능에너지시스템구축 에너지공급의자급률향상과다양화를목표 전국의가스파이프라인을지역난방으로활용 전력과지역냉난방용열의동시생산에의해에너지효율의향상을목표 1990년환경세를도입 열이나전력을발생시키는폐기물소각장의건설이나운영은지자체의역할 환경부가건설비에대한융자제도를실시 에너지부는열공급발전을추진 건설비의 42.5% 를정부와지자체가공동부담 자금조달비율은지자체가 25%, 수요자가 25%, 정부가 25%( 대부 ) 로분담 수요자에대해정부의보조지원 코뮌은지역난방에의강제가입지구를지정가능 국가 / 주 / 시의긴밀한연대하에열공급사업을전개하기위한절차, 가격결정기구, 2차측의가입업무와보상등을규정 열과전기의병합을장려 자금조달은지자체로부터의저리 / 핀란드장기대출로충당 정부는사업자 / 수요자에대해재정조정노르웨이 전력수출및전력공급의자유화 신설빌딩, 주택에대해열공급가입을의무화 가. 독일독일의경우인센티브 (Investment Incentive) 형태의정책지원이이루어지면서신 재생에너지부문의발전을유도하였으며, 신 재생에너지를이용한전력기술개발의주요정책인 Feed-in Tariff를이용하여신 재생에너지로생산된전력에대해최저가격을보장하였다. 그후자국내총전력생산중신 재생에너지의비중을높이고관련신기술을개발하여시장에접목시키고자 'Electricity Feed-in Law' 를도입하였다. 그러나전력시장이자유화되면서신 재생에너지촉진에따른재정의불균등문제가심화되어 2000년 ' 신 재생에너지지원법 ' 으로확대, 개편되었다. 또한신 재생에너지발전에대한보조금을지원하기위해각기술의발전단가를기준으로하는요금제도인 Cost-Based Tariffs가도입되어신 재생에너지발전사업자들에게일정수준의보상을해주기도하였다.

54 소각잉여열에너지화방안마련 나. 영국영국의경우 1990년비화석연료의무제도 (NFFO ; Non-Fossil Fuel Obligation) 를기초로하고신 재생에너지를경쟁입찰시키는시스템을도입하여신 재생에너지발전업자와전력공급업자들의집단계약을보장하는등의정책을전개하였다. 그러나해당지역의발전소계획및승인이원활하게이루어지지않는등의문제점으로인하여새로운정책마련의필요성이더욱증폭되었다. 이에따라 NFFO의한계를극복하기위해전기공급업체가그들이공급하는전력중일정비율을신 재생에너지를이용하여생산된전력으로공급해야하는제도인신 재생에너지의무사용할당제 (Renewable Obligation Order) 를 2002년에도입하여 2027 년까지유지하는것을목표로하고있다. 다. 프랑스 1980년대부터신 재생에너지에대한지원정책을펼친프랑스의경우신 재생에너지에대한세제감면혜택, 각종지원제도등의보급확대정책을위해꾸준한노력을기울이고있다. 2000년전기법시행으로 12MW 이하의사업에대한구매보장과, 차액보전을적용하여현재대수력을제외한모든재생에너지원에대하여차액보전제도가적용되고있다. 바이오연료의경우바이오디젤은 100% 면세, 바이오에탄올에는 80% 의면세혜택을부여하고있으며, 향후폐기물연소및매립가스에대한기준가격의무구매제도 (Feed-In Tariff) 가다른부문으로확대될전망이다. 라. 네덜란드네덜란드는규모와연료에관계없이다양한기술에대한기준가격의무구매제도 (Feed-In Tariff) 를시행하고있으며투자에대한보조와각종세제를지원함으로서신 재생에너지보급확대에힘쓰고있다. < 표 3.12> 에서보는바와같이 1989년부터기준가격구매제도가주요보급제도로시행되었고 1990년대후반부터는기준가격구매제도의비중이감소하고규제에너지세금 (Regulating Energy Tax) 제도를확대시행하였다. 2002년에는녹색전력인증제를확대시행하였으며, 2003년부터는기준가격구매제도와녹색전력인증제도를병행실시하는등의보급확대정책을시행중에있다.

55 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 < 표 3.12> 네덜란드의신 재생에너지보급제도변화추이 년도 보급제도변화내용 1989~1997 기준가격구매제도가주요보급제도로시행 ( 지원가격 : 0.032~0.038 /kwh) 1998 기준가격구매제도비중감소, REB( 규제에너지세금 ) 확대시행 2001 녹색전력인증제 (Green Certificates System) 도입 2002 녹색전력인증제확대 ( 수력제외 ) ( 인증서가격 : 0.02 /kwh) 2003 기준가격구매제도와녹색전력인증제도병행실시 출처 : 신재생에너지현황 ( 신재생에너지센터 ) 2.2 미국및캐나다미국의친환경에너지정책의근간은 "National Energy Policy(2001)" 으로서부시대통령의 07년연두교서에서 2017년까지연간휘발유소비량의 20% 감축을선언함으로서재생에너지보급확대정책을시사하는등에너지정책의수립에있어서환경문제를필수적으로고려하고있다. 또한, 재생에너지보급률을 2025년까지 25% 로증가하는법안의준비및 2006년기준 516백만달러 (2005년 141백만달러의 4배 ) 를실리콘밸리의재생에너지전문기업에투자하는등재생에너지시장활성화를추진하고있다. 특히, 재생에너지원중폐기물을환경적 경제적측면을동시에충족할수있는가장중요한차세대에너지원으로규정하고기존의소각공정을열적처리공정으로전환하여폐기물을전기, 열등으로에너지화할수있는 WTE(Waste to Energy) 시설의설치를추진하고있다.( 표 3.13) 현재, 미국은 102개의소각설비중 80% 이상에서전력을생산하고있다. < 그림 3.7> 에서보듯이 18개시설에서는증기만생산하고있고 84개시설에서증기와전력을동시에생산하고있으며, 최근에는대부분전력형태로에너지를회수하고있다. 소각잉여열이용사례로서미국버지니아주의노포크해군기지플랜트 (180t/d 2기, 수증기발생량 22.7t/hr), 일리노이주의 Chicago Northwest 플랜트 (360t/d 4기, 수증기발생량 200t/h) 및해리스버그플랜트 (327t/d 2기) 등에서발전및주변공장에수증기를매각하고있으며, 뉴욕주의 Hempsted의 Oceanside 플랜트 (750t/d) 에서는회수열을해수의담수화에사용하고있다. 캐나다의경우 Hamilton 플랜트에서증기를파쇄기및팬등의장치에구동용으로사용하고있으며, 코네티컷의 Ansonia시에서는소각열을슬러지의건조에사용하고있다.

56 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 3.13> 미국의 WTE 시설설치추진경위 구분내용 1903 대교 ( 大橋 ) 의전기공급을위해뉴욕에최초설립 뉴욕, 시카고, 워싱턴에방지시설을갖추지않은생활폐기물전용소각시설설치 완전연소및대기오염방지설비를갖춘 WTE 시설설치본격화 - 보스턴 : 인근전력회사에증기공급 - 펜실베니아 : 인접지역의슬러지처리시설에증기공급 1974 아이오와주에 RDF 생산시설을설치하여발전소에공급 1976 WTE 시설설치촉진을위한제도적장치정비 - 공공시설의규제정책에관한법률 제정을통하여소각시설과같은소규모전력생산시설에서생산한전기구입의무화 - Internal Revenue Code 의개정을통하여공공기금으로설립된시설에대한세금감면 1981 플로리다에전기생산전용소각시설설치 1987 최근 세금감면정책의중단및지역주민들의민원 1) 이 WTE 시설설치추진사업에장애로작용 년뉴욕의 WTE 시설이후신규시설설치중지 석유가격의상승, 화석연료사용에따른지구온난화가속화및플랜트의전기생산규제완화에따라소각시설설치시에너지회수시스템을추가한 WTE 시설설치추진 1) EPA 의특정유해물질발표이후, 소각장이다이옥신, 소각재, 수은등대기오염물질의주요배 출원이라는이유로 WTE 시설설치반대 출처 : 선진국의환경에너지기술 정책 시장조사결과 ( 환경관리공단, 2007) < 그림 3.7> 미국소각시설의잉여열이용형태

57 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 2.3 일본일본의소각잉여열의주요이용방법으로는폐기물소각장을하수처리장인접에설치하여소각장에서발생하는배가스, 발생증기또는발전전력을하수처리장에이용하거나폐기물과하수오니케이크의혼합소각에의해발생하는배열을이용하고있다. 또한대형시설을중심으로잉여열을직접연소용공기의가열목적이외에보일러로부터나오는증기를소내난방, 급탕, 소내소요전력을포함한발전등에활용하고있으며, 최근에는주변주민급탕, 노인시설열공급, 온수풀등의복지시설, 지역난방플랜트등의열공급 ( 예 : 오사카의森の官소각장, 사뽀로제2청소공장 ) 에사용하는등폐열을수증기로회수하여유효에너지로이용하는형태를주로갖추고있다. 일본의과거발전부분의폐열이용율은 2~3% 밖에되지않았으나, 이후소각장치의개량, 기술적신뢰성의향상, 쓰레기발열량의증대, 에너지절약이라는시대적인요청에의하여복수식터빈을이용한열이용효율을증대시키고있다. 현재일반폐기물소각시설은일본전국에약 2,000개이며, 이중발전가능한전연속식은약 440개로서약 130개소에서소각잉여열을이용하여발전을하고있다. 최근에는전력회사가소각발전소로부터역송전되는전력의수전에전향적인자세를보이고있어 10~15 MW급용량의발전기도입하고있다. 또한동경임해리사이클파워 ( 주 ) 에서는산업폐기물소각과정에서발생하는잉여열을회수하여의료폐기물처리에서나오는잉여열을함께모아발전 (23,000kW) 을하여한전에매각하는등의소각시설의광역화및증기보일러의대형화를통해잉여열의발전효율을높이고있다. 일본의폐기물에너지이용보급대책은미활용에너지의한부문으로 2010년에는민생부문에너지수요의 10% 를미활용에너지로공급하는것을목표로, 관련기술개발과함께도입촉진시책을 1991년부터실시하고있으며, 종합적인폐기물에너지이용촉진을위해도시계획, 건축, 폐기물처리등에있어서행정지도및지원을강구하고있다. 또한열생산의계절적, 시간적변동문제를극복하고안정적열공급을위하여지역의폐기물을소각하는방안등을강구하고에코타운사업과연계하여 RDF 등을사용한광역단위의발전플랜트를건설하는등다양한정책을추진하고있다. 에너지자원의보다나은유효활용이요구되고있는현재, 일본경제산업성에서는사업자의에너지절약을추진하기위한조직을지원하기위하여아래와같은다양한에너지절약지원사업및재정지원제도를실시하고있다.

58 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 3.14> 일본의에너지사용합리화사업자지원사업 ( 예산액 : 91 억엔 ) 구분 주요내용 사업의개요 대상사업자 대상사업 지금까지합당한정도의에너지절략노력을한사업자가한층더에너지절약을추진하기위해행하는선도적에너지절약체계의실시를행하는사업에대해당해사업에필요한비용의일부를보조 산업부문및민생업무부문을포함하는전업종 ( 공장및사무소빌딩, 상업용빌딩, 호텔, 병원등 ) 기존의공장, 사업장에있어서선진성이있고파급효과가기대되는에너지절약설비, 기술의도입 (ESCO 사업, 운송, 물류에관한에너지절약사업, 리사이클공정및에너지절약법에서정한특정기기의제조공정에있어서에너지절약사업을포함 ) 보조대상범위에너지절약에관한설비및공사일식 보조율 1/3(1 사업당보조금상한은 2 억엔 ) 사업평가항목사업의선진성, 에너지절약성, 파급효과, 과거의에너지절약쳬계정도 < 표 3.15> 일본의에너지수급구조개혁투자촉진세제공제제도 구분개요대상자대상설비 주요내용대상설비 ( 고시로지정되어있음 ) 를취득하고그후 1년이내에사업의용도로제공한경우에, 다음중에한가지를선택. 단세액공제의적용은중소기업자등에한함. 1. 기준취득가격 ( 계산의기초가되는가격 ) 의 7% 상당액의세액공제 2. 보통상각에더해취득가격의 30% 상당액을한도로써상각할수있는특별상각개인및법인중청색신고서를제출하는자 I. 일반산업용설비 ( 청색신고자는모두이용가능 ) 1. 에너지유효이용제조설비등 2. 에너지유효이용부가설비등 3. 전기, 가스수요평준화설비 4. 신에너지이용설비등 5. 그외석유대체에너지이용설비등 6. 배전다중화설비 II. 중소기업용설비 ( 중소기업전용 ) 1. 에너지유효이용설비등 2. 석유대체에너지이용설비등 III. 에너지사용합리화인정설비

59 Ⅲ. 국내외관련규정및적용사례 < 표 3.16> 일본의금융지원제도 대상사업기관금리 산업부문에너지절약추진사업이하의사업에서연간원유환산 100kL 이상에상당하는에너지삭감이가능한것 < 에너지유효이용 > (1) 폐열등의미이용에너지를회수하기위한부가설비또는에너지사용효율을개선하기위한설비의설치를하는사업으로에너지사용효율이 20% 이상향상하는것 < 에너지유효이용형산업용승인설비도입촉진 > (2) 에너지절약 리사이클지원법제 4 조에근거하여승인을받은사업자가공장또는사업장에있어서승인설비의설치또는개선하는사업 건축물에너지절약추진사업 (1) 에너지절약성능의향상에준하는개수사업 < 에너지유효이용형승인업무용설비등도입촉진 > (2) 에너지절약 리사이클지원법제 4 조에근거하여승인을받은사업자등이건축물의건축 ( 증개축을포함 ) 을할경우에있어서승인설비등의설치또는개선하는사업 민생부문에너지절약추진사업 < 에너지절약형기기 건재등관련제조설비정비사업 > (1) a. 에너지절약법에근거하여특정기기의판단기준을만족하는기계, 기구등의제조설비의설치또는개선하는사업, 그리고특정기기의판단기준을조기에달성하기위한체계로써상응하다고인정되는사업 b. 에너지절약법에근거하여주택의판단기준을만족하는공장생산주택의제조설비, 및에너지절약효과가높은건재의제조설비또는개선하는사업 < 국제에너지스타스로그램기기도입촉진 > (2) 국제에너지스타프로그램에근거하고에너지절약기준을만족하는기기의도입사업 < 코제네레이션시스템정비 > 일차에너지이용효율이 60% 이상으로출력 50kW 이상의고제네레이션시스템정비를도입하는사업 < 에너지유효이용촉진 > 에너지절약시설을취득 ( 개조, 갱신을포함 ) 하기위해필요한설비자금 ( 특정설비에대해서는리스, 렌탈용으로이용하는경우및 ESCO 사업자가리스, 렌탈용으로취득하는경우를포함 ) < 구식범용에너지소비설비교체등촉진 > 구식의공업로, 보일러를교체하기위해필요한자금또는교체와동등의성능을가능하게하는부가설비설치에필요한자금 일본정책투자은행오키나와공고 일본정책투자은행오키나와공고 일본정책투자은행오키나와공고 일본정책투자은행오키나와공고 중소공고국민공고 중소공고국민공고오키나와공고 주 1) 정책금리 II 주 2) 정책금리 I 정책금리 III 정책금리 II 중소공고금리 II 국민공고금리 II 주 3) 재투금리 주 1) 산업부문에너지절약추진사업에있어서 석탄, 석유및에너지수급구조고도화대책특별회계 로부터의이자보급. 이자보급접수기간내에융자되는것에한해정책금리 III 을적용주 2) 건축물에너지절약추진사업에있어서 석탄, 석유및에너지수급구조고도화대책특별회계 로부터의이자보급. 이자보급접수기간내에융자되는것에한해정책금리 II 를적용주 3) 재정투융자자금금리 : 석탄, 석유및에너지수급구조고도화대책특별회계 로부터의이자보급

60 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 3.17> 일본키타큐슈시의환경미래기술개발보조금제도 구분 대상분야 보조의요건 주요내용 1. 실증연구폐기물처리, 리사이클기술, 환경보전기술, 환경을배려한재품개발기술, 신재생에너지, 에너지절약기술등환경기술의연구개발 2. 사회시스템연구환경산업의전개에서중요한원료의확보와물품의유통등순환형경제사회의실현을위한사회경제시스템의연구개발 3. 타당성조사실증연구를행하는전단계로서의기술적내용, 시장성및경제성등의조사, 연구 1. 다음중하나에해당하는것 (1) 실증연구가. 키타큐슈에코타운실증연구구역내에서실증연구를행하는자 ( 원칙 ) 나. 시내의기존설비로부터발생하는폐기물, 부산물및미이용에너지등을활용하여시내에서실증연구를행하는자다. 시내에서가동중인제조설비등의기존시설을사용하여실증연구를행하는자 (2) 사회시스템연구가. 시내에사업소 ( 연구기관을포함 ) 를둔기업, 또는시내기업과공동으로주로시내에서연구개발을행하는자 (3) 타당성조사가. 시내에사업소 ( 연구기관을포함 ) 를둔기업, 또는시내기업과공동으로연구를행하는시내에있는자 2. 연구개발내용이신규성, 독자성을가진것 3. 연구개발시의안정성이충분히확보되는것 4. 연구개발의내용이법령을위반할우려가없는것 5. 시민에대한시설의공개성을충분히확보하는것 6. 연구개발을확실히실시하는데충분한능력을충분히가질것 7. 스스로제작과가공등을할수없는부분의외주는특별한사정이없는경우를제외하고기타큐슈시내사업자에게외주할것 8. 시세의체납이없을것 보조금지원예 구분실증연구사회시스템연구 FS 연구 1 시내중소기업이중심이되어실시하는경우 2 시내의대학등의교육기관과시내중소기업이공동으로실시하는경우 1,2 이외의경우 대상경비의 2/3 이내 대상경비의 1/3 이내 ( 중점분야의경우는 1/2 이내 ) 한도액 (1 개과제당 1 년도 ) 2,000 만엔 2,000 만엔 보조기간 (1 개과제에대하여 ) 최장 3 년간원칙 1 년간

61 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안

62 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 1. 잉여열이용실태조사 1.1 조사개요 사업장폐기물소각시설에서발생하는잉여열의이용현황을조사하여최적의이용방안을제시하기위하여자가처리소각업체를제외한전국사업장폐기물중간처리 ( 소각 ) 업체를대상으로소각잉여열이용실태를조사하였다. 조사대상업체는 72개소로지역별로분류하면경기지역이 16개사업장으로가장많았고, 경북지역이 10개소, 전남, 경남, 울산지역이각 8개소이었으며, 광주지역이 1개소로가장적었다. 실태조사는설문방법으로수행 ( ~7.20) 되었으며, 설문내용은사업장일반현황, 소각잉여열발생및이용현황등으로구성되었다. 인천 5 경기 16 충북 5 츙남 5 전북 3 전남 8 광주 1 경북 10 경남 8 울산 8 부산 대상업체 < 그림 4.1> 조사대상업체의지역별분포 1.2 조사결과회신율은 75% 로설문배포한 72개사업장중 54개사업장에서회신을하였으며, 54개회신업체중 29개업체가잉여열을이용하고있었다 ( 이용율 54%). 54개회신업체에서보유하고있는소각로는총 68기이며, 무응답 3% 를제외하면스토카방식이 81% 로가장많았고킬른과유동상방식이각각 6% 로나타났다. 그리고부지면적을줄이기위하여킬른방식에스토카를결합한조합형도 4% 로나타났다.

63 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.1> 설문회신업체의보유소각로형태 54개사업장 계 스토카 킬른 유동상 스토카 + 킬른 무응답 소각로 ( 기 ) % 스팀생산의관점에서소각로방식을살펴보면, 스토카나킬른방식은조업중운전이갑자기정지하여도스팀의압력이완만하게감소하므로백업용보일러를가동시킬시간을확보할수있으나, 유동상의경우는스팀압력이급격하게감소하므로비상시의안전대책을확보할필요가있을것으로사료된다. 54개사업장이보유하고있는소각로의용량을살펴보면, 총 68기중 50톤 / 일이하가 43기로가장높은비율을차지하고, 다음으로 톤 / 일이 19기, 100톤 / 일을넘는소각로도 6기로나타났다. < 그림 4.2> 설문회신업체의소각로용량별분류 소각잉여열의활용에있어서스팀의안정적공급은필수적이며, 예비개념의소각로가있을경우소각로가동정지에대비할수있다. 회신업체의현황을토대로소각로보유대수와소각잉여열이용율의상관관계를살펴보면소각로를 3기보유하고있는사업장은모두잉여열을활용하고있었고 2기를보유하고있는사업장의경우는 60% 정도활용하고있었으며, 단지 1기만을보유하고있는사업장의이용율은 48% 에불과했다.

64 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 < 그림 4.3> 설문회신업체의소각로보유대수와소각이용률 회신업체의소각잉여열이용현황을살펴보면, 30% 가자체적으로사용 ( 열 27%, 전기 3%) 하고있었고외부열을공급하고있는경우는 46% 이였으며, 나머지 24% 는대기방출또는응축, 회수후폐기하고있는것으로나타났다. 열량기준으로는발생잉여열총 2,601천Gcal 중 49% 인 1,272천Gcal를이용하고있었으며, 미이용열량은 1,329천Gcal으로사업장에서의손실및폐기가 498천Gcal(19%), 대기방출이 831천Gcal(32%) 인것으로나타났다. 이용하고있는잉여열을중유로환산할경우 141천kL에상당하여연간약 543억원의중유수입절감효과가발생할것으로예상된다. < 표 4.2> 및 < 표 4.3> 에회신업체의소각잉여열이용현황을나타내었다. < 그림 4.4> 설문회신업체의소각잉여열이용현황 ( 좌 : 방법기준, 우 : 열량기준 )

65 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.2> 소각잉여열미이용업체현황 소각로제원 폐열보일러제원 증기발생량 No 사업장명 소각용량 ( 톤 / 일 ) 형식 발열량 (kcal/kg) 용량 ( 톤 / 시간 ) 증기온도 ( ) 증기압력 (kg/cm 2 ) ( 톤 / 시간 ) (Gcal/ 시간 ) ( 톤 / 년 ) (Gcal/ 년 ) 1 인선이엔티 ( 주 ) 스토카 2 명성환경 스토카 5, , , 에코그린 스토카 5, 와이엔텍 스토카 5, , , 킬튼 6, 동양에코 스토카 5, , 스토카 4, , 이케이산업 유동상 4, 네비엔 스토카 4, , 대성웨이스트 스토카 5, 새한환경 ( 주 ) 스토카 서광하이테크 스토카 6, 엔씨씨 스토카 , 킬튼 , 원-에코 ( 주 ) 스토카 5, , , 태영환경 ( 주 ) 스토카 4, , 거림환경 유동상 남해환경 스토카 4, 삼보환경개발 ( 주 ) 스토카 동명이엔티 스토카 5, , , 도시환경 스토카 6, , 스토카 6, 영흥산업환경 스토카 5, 창광실업 스토카 21 하나산업 스토카 7, 영남환경 , , , 동성환경산업 9.60 스토카 6, , 대경클린 8.40 스토카 5, 우석환경산업 , , ,000.00

66 < 표 4.3> 소각잉여열이용업체현황 No 사업장명 소각로제원폐열보증기발생량자가사용량열공급현황일러용량년간공급량사용율형식 ( 톤 / 시간 ) ( 톤 / 년 ) (Gcal/ 년 ) 톤 / 시간 (Gcal/ 년 ) % 사용형태공급기관 소각용량 ( 톤 / 일 ) 1 현대중공업소각설비 스토카 ,472 97,212 공급량 (Gcal/ 년 ) 공급형태 사용율 % 발전용량 (KW):2,200, 발전량 (KWH/ 년 ):5,267,000, 자가소비 (KWH/ 년 ):5,267,000, 한전수전량 (KWH/ 년 ):4,982,000, 사용율 :100% 2 코엔텍 킬른 , ,800, 기계 SK 92,016,000 열 킬른 , ,800, 기계 SK 92,016,000 열 국인산업 스토카 , 온수, 난방 효성 165,000 열 한솔이엠이 스토카 ,000 동원F&B 30,000톤 / 년 열 시흥시시설관리공단 킬튼 , 기계 KG에너지 68,730톤 / 년 스토카 ,800 KG에너지 82,800 열 성림유화 스토카 , STX 42,400 열 스토카 ,000 안산도시개발 108,000 열 유성 스토카 , 기계장치공급 한국제지 5,100톤 / 년 열 경한슈레다 스토카 , , , 온수, 난방 세기 39,500 열 삼성중공업 ( 주 ) 거제 스토카 , 도장공장 열 그린스코 스토카 ,000 30,000톤 / 년 난방, 기계 안타민 6,700톤 / 년 열 구미시설관리공단 유동상 기계장치공급 12 신대한정유산업 스토카 , 난방 스토카 , 난방 13 큐엔텍 스토카 ,200 31,493 창해에탄올 26,244 열 한국환경개발 스토카 ,800 66,730 KG에너지 60,057 열 스토카 ,200 44,486 KG에너지 40,374 열 KC환경 유동상 ,092 36, 난방, 기계 스토카 ,817 65, 난방코리아카본블랙 30,425톤 / 년열 삼우그린 스토카 , 난방, 온수 17 우진환경 스토카 , 난방, 증기 18 청송산업개발 ( 주 ) 스토카 , 기계장치공급 19 한세이프 스토카 , 조광피혁 37 열 노아코리아 스토카 ,600 28,152 현대자동자 28,152 열 부경산업 스토카 ,000 55, 난방, 보온 안산도시개발 38,880 온수 엔아이티 스토카 ,840 33,102 대상 33,102 열 스토카 ,360 40,458 대상 40,458 열 메디코 스토카 ,000 50, , 열 ( 세탁시설 ) 스토카 , , , 열 ( 냉난방 ) 24 한미산업 ( 주 ) 마산 스토카 , 온수, 난방 25 SIE( 주 ) 스토카 , 기계장치 스토카 난방, 보온 26 대일개발 스토카 ,000 STX에너지 60,000 열 스토카 ,300 STX에너지 4,300 열 한미산업양산 스토카 , 온수, 난방 28 남도산업 ( 주 ) 6.00 스토카 , 난방 29 경서산업사 6.00 스토카 , 난방

67 소각잉여열에너지화방안마련 1.3 대상사업장선정및가동현황사업장폐기물소각시설에대하여발생하는잉여열의최적이용방안을제시하기위하여설문회신된 25개잉여열미이용사업장을소각용량으로분류하였으며, 이중소각로규모가큰순으로 12개사업장을선정하여현장실태조사를수행하였다. < 표 4.4> 에서보듯이 12개사업장에서발생하는소각잉여열은 645천Gcal로서, 25개미이용사업장에서발생하는잉여열 (831천Gcal) 의약 78% 를차지하며, 54개회신업체의전체미이용잉여열인 1,329천Gcal의 49% 에해당한다. < 표 4.4> 현장조사대상사업장및가동현황 No 사업장명지역 소각용량 ( 톤 / 일 ) 소각로현황폐열보일러제원증기발생량 형식 가동일수 ( 일 / 년 ) 용량 ( 톤 / 시간 ) 증기압력 (kg/cm 2 ) ( 천톤 / 년 ) ( 천 Gcal/ 년 ) 1 인선이엔티 ( 주 ) 인천 96.0 스토카 주 1) 110 주 1) 2 명성환경광주 72.0 스토카 에코그린경기 72.0 스토카 주 2) 46 주 2) 4 와이엔텍전남 5 동양에코경북 72.0 스토카 킬튼 주3) 29 주3) 72.0 스토카 + 킬른 스토카 + 킬른 이케이산업 경북 60.0 유동상 주2) 40 주2) 7 네비엔 경북 57.6 스토카 대성웨이스트울산 52.8 스토카 주2) 36 주2) 9 새한환경 ( 주 ) 충남 48.0 스토카 서광하이테크충남 48.0 스토카 주2) 30 주2) 11 엔씨씨울산 48.0 스토카 스토카 + 킬튼 원 - 에코 ( 주 ) 경북 44.9 스토카 계 1, 주 1) : 설치예정보일러로부터생산예정의스팀량주 2) : 감온탑운전조건으로부터스팀량계산주 3) : 증설예정보일러로부터생산예정의스팀량

68 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 2. 사업장별소각잉여열이용방안 12개의사업장을대상으로현장실태조사를수행한결과, 현재소각잉여열을이용중이거나이용예정인사업장과미이용사업장으로분류되었으며, 미이용사업장에대해서도수요처가있는경우와없는경우로구분되었다. 이에따라, 잉여열이용여부에따라사업장을크게세가지유형으로분류하였으며, 잉여열을이용중이거나활용예정인사업장에대해서는잉여열이용현황을, 미이용사업장에대해서는이용방안을제시하였다. 2.1 잉여열이용중인사업장 엔씨씨 ( 주 ) 가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물및지정폐기물을대상으로 48톤 / 일용량의소각로 2기 ( 스토카, 킬른 + 스토카 ) 를가동하고있었으며, 주변에는 SK에너지등산업시설이밀집하고있었다. 16톤 / 시간용량의폐열보일러 2기에서생산된증기는 6톤 / 시간 ( 온도 210, 압력 11kg/cm 2 ) 으로서이를열량으로환산할경우연간 40,000Gcal에해당한다. < 그림 4.5> 스토커소각로공정도및전경 ( 엔씨씨 ( 주 )) < 그림 4.6> 킬른 + 스토카소각로공정도및전경 ( 엔씨씨 ( 주 ))

69 소각잉여열에너지화방안마련 나. 잉여열이용현황 2003년경에 SK에너지와협의를시작하여 ESCO 자금으로사업을추진하였으며, 2004년 1월부터생산된잉여열의 80% 를 SK에너지에공급하기시작하였고 20% 는자체사용 ( 폐유정제 ) 하고있었다. 폐열보일러및부대시설설치비용은약 1,430백만원으로서 SK에너지에서자금을조달 ( 스팀공급 1년후상환 ) 하고스팀공급배관망을설치하여순수를공급하고있었다. 배관은기본적으로지상에설치하고도로의경우에만지하에매설하였다. 스팀공급단가는수요독점등상호이해관계및배관시공여부에따라 8천원 ~4만원정도의차이를보였으며, 스팀판매액은연간 450백만원으로서, 순수사용비 180백만원을제외하면연간 270 백만원의수익을창출하고있었다. 본사업장에서는발생증기의안정적인공급을위하여소각로 2기를동시에가동하고교대로 50일마다정비하고있었으며, 스팀응축방지를위해 201 로공급하고있었다. 또한불시정지시백업용보일러를가동할수있도록비상연락망을구축하고있었다. 수요처인 SK에너지는엔씨씨외에도인근의코엔텍, 동성석유화학 ( 발열공정업체 ) 및자체소각장의잉여열로부터필요한양의약 3% 정도를수급하고있었으며, 나머지는자체보일러를가동하여스팀을공급하고있었다. 자체보일러의경우경유및 LNG 보일러 (150톤/ 시간 ) 10기를보유하고 75% 를가동하고있었으며, 나머지는폭우나동절기에스팀량이증가할경우를대비하여백업용으로대기하고있었다. 또한공급되는스팀압력이갑자기떨어질경우에는예열이필요없는 LNG 보일러를가동하고있었다. < 그림 4.7> 주변수요처현황 ( 엔씨씨 ( 주 ))

70 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 동양에코가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물을대상으로 48톤 / 일및 72톤 / 일용량의소각로 ( 킬른 + 스토카 ) 2기를가동하고있었으며, 주변에는산업시설이밀집하고있었다. 또한자체소유의산업폐기물매립장 2개소소유하고있었으며, 매립완료 (5만평) 된 1개소의매립장으로부터침출수가발생하고있었다. 폐열보일러의용량은각각 20톤 / 시간, 30톤 / 시간으로폐열보일러 2기에서생산된증기는 15톤 / 시간및 23.3톤 / 시간 ( 온도 183, 압력 7~10kg/cm 2 ) 으로서이를열량으로환산할경우연간 132,000Gcal에해당한다. (a) 소각시설전경 (b) 과열증발기 (c) 폐열보일러전경 (d) 산업폐기물매립지 < 그림 4.8> 소각시설, 침출수처리시설및매립지전경 ( 동양에코 ) 나. 잉여열이용현황발생스팀의 70~80% 는매립지침출수처리 ( 고압또는감압으로증발처리, 농축고형물은자체매립장에매립 ) 에이용하고나머지는사무실난방및목용탕온수로활용하고있었다. 매립지에발생하는침출수는연간 92,345m 3 으로서, 이를화학약품을사용하여처리할경우 7만원 / 톤이나스팀을이용하여처리할경우 1만원 / 톤으로연간 5,540백만원을절감하고있었다. 반면, 스팀을난방용으로

71 소각잉여열에너지화방안마련 외부에공급할경우에는연간 4,136백만원 (15,000원/ 톤 275,760톤 / 년 ) 의수익을창출할수있으나침출수처리에비해경제성이다소낮게판단되었다. 또한스팀의안정적인공급을위하여폐기물반입량저감시 1기를중단하고침출수처리량을감소시켜밸런스를맞추고있었으며, 과열증발기 5기를설치하여 3기는항상가동시키고비상용으로 2기를대비하고있었다. 2.2 잉여열이용예정인사업장 인선이엔티가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물 ( 폐합성수지 90%) 을대상으로 96톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으며, 주변에는청라에너지등산업시설이밀집하고있었다. 현재배기가스는수분사로처리한후대기로배출하고있었으며, 39톤 / 시간용량의폐열보일러와복수기를설치할계획을수립하고있었다. 폐열보일러설치후발생할수있는증기는 25톤 / 시간 ( 온도 165, 압력 7kg/cm 2 ) 으로예상하고있으며, 이를열량으로환산할경우연간 110,000Gcal에해당한다. (a) 소각설비전경 (b) 백필터와소각로 (c) 멀티사이클론과감온탑 (d) 스팀대기방출 < 그림 4.9> 소각로및부대시설전경 ( 인선이엔티 )

72 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 나. 잉여열이용현황 ( 예정 ) 주변의청라에너지 ( 냉 / 난방공급사업자 ) 와 2007년 8월 10일에스팀공급계약을체결하고공장인근으로지나갈냉 / 난방공급라인에 14Gcal/h(333일 ) 의열을공급할예정이다. 비상대응책으로인선이엔티에서스팀을공급하지못할경우서인천발전소의폐열을 back-up용으로사용할수있는설비를갖추고있다. < 표 4.5> 에소각잉여열이용설비설치시예상투자비및운영비현황을나타내었다. 시설설치비와운영비를포함한총투자금액은 3,151백만원으로서스팀을생산하여판매할경우에연간 1,703백만원 (14Gcal/h 15,219원/Gcal 24시간 333일 ) 의수익이발생할수있으며, 이를통해투자액은 1.9년만에회수 ( 폐열보일러수명을고려한감가상각기간 : 4년 ) 가가능할것으로판단된다. < 표 4.5> 예상투자비및운영비분석 ( 인선이엔티 ) 공사비 운영비 항목규격및수량금액 ( 억원 ) 항목금액 ( 억원 / 년 ) 열교환기 14.5Gcal/h 1.35 금융비용 (7%) 1.61 폐열보일러 39 톤 /h 8.0 상수도 1.4 복수기 17Gcal/h 3.0 인건비 1.0(3 명충원 ) 연수탑 1 기 0.4 기타 1.5( 약품비, 전기비등 ) 스팀헤더 영업손실 배관망 500m 0.65 기계및건축공사 1 식 4.5 전기공사 1 식 2.0 자동제어및원격제어 1 식 0.5 설계및인허가비 1 식 0.5 일반관리및이윤 1 식 ( 폐열보일러등의설치로인한 1 개월영업정지 ) 합계 23.0 합계 8.51

73 소각잉여열에너지화방안마련 와이엔텍가. 잉여열발생현황사업장지정폐기물및일반폐기물을대상으로 72톤 / 일, 40.8톤 / 일용량의소각로 ( 스토카, 킬른 ) 2기를가동하고있었으며, 주변에는산업시설이밀집하고있었다. 폐열보일러의용량은 22톤 / 시간으로서, 이를통해 8톤 / 시간 ( 압력 10kg/cm 2 ) 의증기가발생 (30,000Gcal/ 년 ) 하고있었으며, 감온탑을철거하고기존의폐열보일러와동일규모의보일러를 1기추가설치할계획을수립하고있었다. 향후폐열보일러증설에따라발생할수있는증기는연간 60,000Gcal로추정하고있다. (a) 1 호기소각로전경 (b) 2 호기감온탑 ( 보일러설치예정 ) < 그림 4.10> 소각로및보일러전경 ( 와이엔텍 ) 나. 잉여열이용현황 ( 예정 ) 와이엔텍은코리아카본블랙, 케이씨환경서비스와함께에너지사업자인대경에너텍에스팀을공급할계획으로공급할스팀은코리아카본블랙의고압스팀 (40kg/cm 2 ) 과와이엔텍의저압스팀 (10kg/cm 2 ) 을혼합하여약 15kg/cm 2 으로일정하게조절하여공급할예정이다. 스팀공급용배관은배관전문회사인대경에너텍에서설치하고와이엔텍등에서공급된스팀을모아 LG석유화학에판매할예정이다. 와이엔텍에서발생되는스팀은증설량을포함하여연간 122,712 톤으로추정할경우대경에너지텍으로의스팀공급 (10,000원/ 톤 ) 에따른수익은 1,230백만원 / 년이며, 투자비용을 2,100백만원 ( 보일러 9억, 중력집진및수관벽설치 8억, 기타 4억등 ) 으로예상했을때약 1.7년후에투자액을회수할수있을것으로판단된다.

74 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 명성환경가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물을대상으로 72톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으며, 25톤 / 시간용량의폐열보일러를통하여 12톤 / 시간 ( 온도 160, 압력 6kg/cm 2 ) 의증기가발생되고있었다. 이를열량기준으로환산하면연간 55,000Gcal 에달하고있었다. (a) 소각로전경 (b) 건조시설공사현장 < 그림 4.11> 소각로및건조시설설치현장전경 ( 명성환경 ) 나. 잉여열이용현황 ( 예정 ) 사업장주변에산업시설이있으나스팀을공급할수있는수요처가없어향후해양투기가금지되는하수슬러지를건조하여녹생토및시멘트원료등으로활용하는사업을추진하고있었다. < 표 4.6> 에서와같이하루 300톤의하수슬러지를건조처리할경우건조설비의설치및유지에는약 7,807백만원이소요될것으로추정되며, 슬러지건조에따른수익은현재가동일수 330일을고려하여산정하였을때, 4,198백만원으로시설설치후약 1.9년후에회수가가능하다. < 표 4.6> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 명성환경 ) 건조설비투자비용 : 6,970 백만원 - 토목, 건축공사 : 1,000 백만원 - 건조설비 : 3,500 백만원 - 기계및환경설비 : 2,200 백만원 - 수집및운반차량 (2 대 ) : 270 백만원 유지비용 : 837 백만원 / 년 - 일반유지비용 : 140 백만원 ( 건설비의 2%) - 특수유지비용 : 209 백만원 ( 건설비의 3%) - 금융비용 : 488 백만원 ( 투자액의 7%) 하수슬러지처리수익 : 4,198 백만원 / 년 - 처리비용 : 53,000 원 / 톤 - 처리수익 : 240 톤 / 일 ( 설계치의 80%) 53,000 원 / 톤 330 일 = 4,198 백만원 투자액회수기간 : 약 1.9 년 - 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 = 7,807 백만원 - 회수기간 : 약 1.9 년 주 ) 처리비용은해양투기처리비용의 1.5 배를적용하였으며, 부산물 ( 건조슬러지 ) 의판매수익은고려하지않았음

75 소각잉여열에너지화방안마련 2.3 잉여열미이용사업장 ( 수요처가있는경우 ) 이케이산업가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물및지정폐기물 ( 폐합성수지 55%, 폐유 22.5%, 폐유기용제 22.5%) 을대상으로 60톤 / 일용량의유동상소각로 1기를가동하고있었으나폐열보일러가설치되어있지않아발생되는증기는감온탑을통하여대기로방출되고있는상황이며, 감온탑운전조건으로부터증기발생량을계산한결과연간 40,000Gcal에달하고있었다. (a) 소각로전경 (b) 감온탑 < 그림 4.12> 소각로및감온탑전경 ( 이케이산업 ) 나. 주요수요처현황주요수요처로는제품생산에다량의스팀을필요로하는 LG마이크론이사업장과약 1.5km 정도의거리에있으며, 남구미하수처리장이 2km 정도에위치하고있다. LG마이크론에스팀을공급할경우필요한스팀양은 10톤 / 시간으로서, 연간 310일기준으로 74,400톤 (35,302Gcal) 에해당한다. 또한원활한공급을위해서는 10~12kg/cm 2 정도의압력이필요하다. 남구미하수처리장에서는 80톤 / 일규모의유동상소각로 2기를보유하고있으나시설의노후화 (15년) 로인해현재보수중에있어발생한슬러지를해양투기로처리하고있으며, 여러가지조업상의문제로소각로재가동여부가불투명하다.

76 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 E K 산업 < 그림 4.13> 주요수요처현황 ( 이케이산업 ) 다. 잉여열이용방안본사업장의경우주변에수요처가있으므로폐열보일러를설치하여스팀을인근산업시설의생산공정이나하수슬러지건조열원으로공급하는것이바람직하나하수처리장에서발생하는슬러지는현재해양투기하고있고, 해양투기금지이후의중간처리및최종처리방법이현시점에서는유동적이다. 따라서 LG마이크론에스팀을공급하는것이가장바람직한것으로판단되며, 이경우시설의설치및운영에필요한비용은 < 표 4.7> 에서보듯이약 3,866백만원이소요될것으로추정되며, 연간스팀판매수익이 1,990백만원이발생할것으로예상할때투자액은약 1.9년에회수가가능하다. 그러나본사업의추진을위해서는공급되는스팀이프로세스온도제어등제품생산에이용되므로안정적인공급대책마련이반드시필요하다. 현재이케이산업의소각로는유동상방식으로예상정지 1회 / 월, 불시정지 1회 / 월, 설 10 일, 추석 10일등연간 44일의조업중단이예상되며, 폐기물공급장치및 ID Fan 고장, 노내고형물대량탈락, 불시압력강하등불시정지원인이존재하고있으므로사업장의운영상황변화에대한대책이필요하다. 따라서불시정지시보조연료 (LNG) 를사용하는버너를작동시켜노내온도를유지시키고비상연락망을구축하여 LG마이크론이소유하고있는 LNG 보일러를가동시킴으로써안정적인스팀을공급할수있다.

77 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.7> 예상투자비및운영비 ( 이케이산업 ) 공사비 운영비 항목규격및수량금액 ( 억원 ) 항목금액 ( 억원 / 년 ) 폐열보일러 15 톤 /h 6 금융비용 (7%) 2.1 스팀헤더 상수도 1.06 기계및건축공사 1 식 3 인건비 1.0(3 명충원 ) 전기공사 1 식 1.5 기타 1.5( 약품비, 전기비등 ) 자동제어및원격제어 1 식 0.4 영업손실 설계및인허가비 1 식 0.5 일반관리및이윤 1 식 1.5 배관망 1.5km ( 폐열보일러등의설치로인한 1 개월영업정지 ) 합계 30.0 합계 8.66 < 표 4.8> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 이케이산업 ) 이케이산업스팀판매효과 스팀공급조건 : 10톤 / 시간, 연 310일 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 =3,866 백만원 스팀판매단가 : 26,760원 / 톤 ( 인근사업장과동일수준전제 ) 연간판매수익 : 10톤 / 시 26,760 원 / 톤 =1,990 백만원 투자액회수기간 : 1.9년 LG마이크론비용절감효과 자체생산단가 : 35,000원 / 톤 (LNG사용) 연간생산금액 : 10톤 / 시 35,000 원 / 톤 =2,604 백만원 연간절감금액 : 614백만원 대성웨이스트가. 잉여열이용현황사업장일반폐기물을대상으로 52톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으나폐열보일러가설치되어있지않아발생되는증기는감온탑을통하여대기로방출되고있는실정이며, 감온탑운전조건으로부터증기발생량을계산한결과연간 36,000Gcal에달하고있었다.

78 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 (a) 소각로및감온탑 (b) 연돌 < 그림 4.14> 소각로및부대시설전경 ( 대성웨이스트 ) 나. 주요수요처현황본사업장주변지역에는산업시설이위치하고있으며, 인근 (0.5km) 에 SK케미칼이있으나유연탄보일러를가동하여스팀을자체생산하고있었고자체스팀생산단가가저렴 (15,000원/ 톤 ) 하여외부에서스팀을공급받고있지않았다. 또한 3km 정도에위치하고있는 SK에너지로부터수요처에서순수공급및배관망설치등잉여열이용사업추진을제안받았으나안정공급문제와소유주변경등으로계약이성립되지않은상태이었다. 다. 잉여열이용방안본사업장은인근에큰수요처가있음에도불구하고안정적공급문제로인하여사업이추진되지못하고있으므로안정적공급대책을수립하여 SK에너지에공정용스팀을공급하는것이바람직하다. 백업용보일러로는 SK에너지가소유하고있는중유보일러를이용하거나신속한가동을위하여일부를 LNG보일러로대체하고, 피더의이상, 내화물의탈락등갑작스런조업중단에대비한감시시스템을구비하여비상시에는보조연료 ( 중유, LNG, 바이오연료 ) 를이용한보조버너를긴급가동함으로써스팀압력저하에대비하는것이필요하다.

79 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.9> 예상투자비및운영비 ( 대성웨이스트 ) 공사비 운영비 항목 규격및수량금액 ( 억원 ) 항목 금액 ( 억원 / 년 ) 폐열보일러 15톤 /h 6 금융비용 (7%) 1.06 스팀헤더 상수도 1.12 기계및건축공사 1식 3 인건비 1.0(3명충원 ) 전기공사 1식 1.5 기타 1.5( 약품비, 전기비등 ) 비상용버너및 3.0 1식 2.0 영업손실자동제어장치 ( 폐열보일러등의설치로인한 1개월영업정지 ) 설계및인허가비 1식 0.5 일반관리및이윤 1식 1.9 배관망 0.1km 0.13 합계 합계 7.68 < 표 4.10> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 대성웨이스트 ) 스팀판매효과 스팀공급조건 : 13.7 톤 / 시간, 연 230 일 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 = 2,281 백만원 스팀판매단가 : 10,000 원 / 톤 ( 배관망은수급자가설치 ) 연간판매수익 : 13.7 톤 / 시 10,000 원 / 톤 = 756 백만원 투자액회수기간 : 3 년 새한환경 ( 주 ) 가. 잉여열이용현황사업장일반폐기물을대상으로 48톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있으며, 15톤 / 시간용량의폐열보일러 1기에서발생하는증기의양은 15톤 / 시간으로연간 53,000Gcal에달하고있었다. (a) 소각로전경 (b) 폐열보일러및후처리설비 < 그림 4.15> 소각로및부대설비전경 ( 새한환경 ( 주 ))

80 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 나. 주요수요처현황인근 (2.5 km) 한솔제지에배관망을설치하여스팀을공급할예정이었으나안정적공급문제로인해계약이성립되지않았으며, 축사 ( 동화농산 ) 에서가축폐수가발생하고있었다. 다. 잉여열이용방안본사업장에서발생하는스팀을가축폐수처리를위한열원으로활용할수있겠으나악취로인한인근농가의민원발생이우려되므로안정적공급대책을수립하여한솔제지에공정용으로공급하는것이바람직할것으로판단된다. 따라서한솔제지가보유하고있는자체보일러를백업용보일러로이용하고피더의이상, 내화물의탈락등갑작스런조업중단에대비한감시시스템을구비하여비상시에는보조연료 ( 중유, LNG, 바이오연료 ) 를이용한보조버너를긴급가동하여스팀압력저하에대비하는것이필요하다. < 표 4.11> 예상투자비및운영비 ( 새한환경 ( 주 )) 공사비 운영비 항목규격및수량금액 ( 억원 ) 항목금액 ( 억원 / 년 ) 폐열보일러 15 톤 /h 6 금융비용 (7%) 1.06 스팀헤더 상수도 1.66 기계및건축공사 1 식 3 인건비 1.0(3 명충원 ) 전기공사 1 식 1.5 기타 1.5( 약품비, 전기비등 ) 비상용버너및자동제어장치 설계및인허가비 1 식 0.5 일반관리및이윤 1 식 식 2.0 영업손실 배관망 0.1km ( 폐열보일러등의설치로인한 1 개월영업정지 ) 합계 합계 8.22 < 표 4.12> 잉여열이용에따른경제효과분석 ( 새한환경 ( 주 )) 스팀판매효과 스팀공급조건 : 15톤 / 시간, 연 300일 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 = 2,335백만원 스팀판매단가 : 10,000원 / 톤 ( 배관망은수급자가설치 ) 연간판매수익 : 15톤 / 시 10,000원 / 톤 = 1,080백만원 투자액회수기간 : 2.2년

81 소각잉여열에너지화방안마련 2.4 잉여열미이용사업장 ( 수요처가없는경우 ) 에코그린가. 잉여열이용현황사업장일반폐기물 ( 폐지 5%, 폐합성수지 54%, 폐합성섬유 10%, 폐합성고무 17%, 폐합성피혁 8%, 식물성잔재물 1%) 을대상으로 72톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으나폐열보일러가설치되어있지않아발생되는증기는감온탑을통하여대기로방출되고있는실정이며, 감온탑운전조건으로부터증기발생량을계산한결과연간 46,000Gcal에달하고있었다. 또한사업장전력소비량은평균 413kwh로서월간 1,700만원의전력비가발생하고있었다. < 그림 4.16> 소각로전경 ( 에코그린 ) 나. 잉여열이용방안인근에소규모식품공장을제외하고대부분주거지역이밀집되어있어잉여열을수용할만한대규모수요처가없는상태이다. 잉여열의이용을위해하수슬러지를반입하여건조처리할경우를고려할수있겠으나인근의주거지역이밀집되어있어민원제기가발생할가능성이높으므로저압발전설비를설치하여자체소요전력을절감하고잉여전력을판매하는방안이최적으로판단된다. 이경우, 스팀터빈발전기출력은 770kWh 가필요하며, < 표 4.13> 에투자비에대한상세내역을나타내었다. 폐열보일러를포함한저압발전설비설치 운영비용은 3,135백만원이소요될것으로추정되며, 현재본사업장의가동일수를고려하여 24시간 320 일발전기를가동하여발전을하였을경우연간전력생산량은 5,913,600kw이며, 연간전력소비량은 3,171,840kw 으로연간 199백만원의전력비절감과 230백만원의매전수익창출이가능하다.( 표 4.14) 그러나 770kwh로저압으로발전을할경우, 투자비 3,135백만원에비해수익 (429백만원) 이적어회수기간은약 7.3년

82 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 으로장시간이소요되어경제성이떨어지므로투자비회수기간을 4 년이내로 단축하기위해서는 1,300kwh 이상의발전용량이필요할것으로판단된다. < 표 4.13> 예상투자비 ( 에코그린 ) 투자항목규격및수량금액 ( 억원 ) 비고 투자비 스팀터빈발전기 - 입구스팀조건 : 13톤 / 시, 173, 8kg/cm 2 770kW 1기 출구스팀조건 : 13톤 / 시, 0.4 kg/cm 2 폐열보일러 18 톤 / 시 Drum 기준 기계및건축공사 1 식 4.5 복수기, 기계실, 배관, 건축 전기공사 1 식 2.0 고압판넬미전기공사 자동제어및원격제어 1 식 0.5 설계및인허가비 1 식 0.5 일반관리및이윤 1 식 2.0 공사비합계 24.0 이자 /VAT 별도 금융비용 (7%) 1.68 상수도 1.27 인건비 (3 명충원, 1 일 3 교대 ) 1.0 유지보수, 점검비용등 0.4 영업손실 3.0 운영비합계 ( 연간 ) 7.35 폐열보일러및발전기설치로인한 1 개월 < 표 4.14> 저압발전기설치후전력비절감및판매수익 ( 에코그린 ) 월 가동일수 ( 일 ) 가동시간 ( 시간 ) 전력생산 (kwh) 전력소비 (kwh) 월간생산전력 (kw) 월간소비전력 (kw) 절감금액 ( 원 ) 매전금액 ( 원 ) , ,536 17,401,507 20,127, , ,800 15,537,060 17,971, , ,536 17,401,507 20,127, , ,624 16,780,025 19,409, , ,536 17,401,507 20,127, , ,624 16,780,025 19,409, , ,888 14,915,578 17,252, , ,976 14,294,095 16,533, , ,624 16,780,025 19,409, , ,536 17,401,507 20,127, , ,624 16,780,025 19,409, , ,536 17,401,507 20,127,946 계 320 5,913,600 3,171, ,874, ,033,664 수급전력단가 62.7 원 /kw, 매전전력단가 83.9 원 /kw

83 소각잉여열에너지화방안마련 원에코 ( 주 ) 가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물 ( 폐합성수지 66.7%, 폐합성고무 4.4%, 폐오니류 4.4%, 폐유6.7%, 폐유기용제 4.4%, 기타 13.4%) 을대상으로 45톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으며, 13톤 / 시간용량의폐열보일러를통하여 6.6톤 / 시간 ( 온도 170, 압력 8kg/cm 2 ) 의증기가발생되고있었다. 열량기준으로연간 23,000Gcal 가발생되고있으며, 사업장전력소비량은평균 400kwh 로서월간 1,500 만원의전력비가발생하고있었다. (a) 소각로 b) 폐열보일러 < 그림 4.17> 소각로및폐열보일러전경 ( 원에코 ) 나. 잉여열이용방안사업장주변공단내에 30개사가입주하고있으나 16개사만정식가동중이며, 대부분자동차부품회사로스팀을공급할수있는수요처없는상태이다. 잉여열의이용을위해하수슬러지를반입하여건조처리하는방법을고려할수있겠으나인근에하수슬러지처리장이없고하수슬러지중간및최종처분방법이결정되지않은곳이많아처분방법이유동적이므로, 발전을통하여자체소비전력을공급하고잉여전력을판매하는것이적합할것으로판단된다. 저압발전을위한투자설비의상세를 < 표 4.15> 에나타내었다. 폐열보일러를보유하고있으므로시설투자비는에코그린의경우보다낮아, 약 13억7천4백만원이소요되며, 운영비는약 3억3백만원이소요될것으로예상된다. 한편현재본사업장의가동일수를고려하여 24시간 300일발전기를가동하여발전에의한자체전력절감과잉여전력의매전수익은약 2억4천만원으로나타났다.( 표 4.16) 따라서투자비회수기간은약 7년으로채산성이떨이지므로, 4년이내에투자비를회수하기위해서는 800kwh 이상의발전을통하여연간수익을 419백만원이상확보하여야한다.

84 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 < 표 4.15> 예상투자비 ( 원에코 ) 투자항목규격및수량금액 ( 억원 ) 비고 투자비 스팀터빈발전기 - 입구스팀조건 : 6 톤 / 시, 173, 8kg/cm 2 - 출구스팀조건 : 6 톤 / 시, 0.4 kg/cm 2 500kW 1 기 5.5 기계및건축공사 1 식 3.64 복수기, 기계실, 배관, 건축 전기공사 1 식 2.0 고압판넬미전기공사 자동제어및원격제어 1 식 0.5 설계및인허가비 1 식 0.5 일반관리및이윤 1 식 1.6 공사비합계 이자 /VAT 별도 금융비용 (7%) 0.96 상수도 0.67 인건비 (3 명충원, 1 일 3 교대 ) 1.0 유지보수, 점검비용등 0.4 운영비합계 ( 연간 ) 3.03 < 표 4.16> 저압발전기설치후전력비절감및판매수익 ( 원에코 ) 월가동일수 ( 일 ) 가동시간 ( 시간 ) 전력생산 (kwh) 전력소비 (kwh) 월간생산전력 (kw) 월간소비전력 (kw) 절감금액 ( 원 ) 매전금액 ( 원 ) , ,000 15,048,000 5,034, , ,000 12,038,400 4,027, , ,000 15,048,000 5,034, , ,000 15,048,000 5,034, , ,000 15,048,000 5,034, , ,200 16,251,840 5,436, , ,800 16,853,760 5,638, , ,800 13,844,160 4,631, , ,200 16,251,840 5,436, , ,000 12,038,400 4,027, , ,200 16,251,840 5,436, , ,800 16,853,760 5,638,080 계 300 3,600,000 2,880, ,576,000 60,408,000 수급전력단가 62.7 원 /kw, 매전전력단가 83.9 원 /kw

85 소각잉여열에너지화방안마련 네비엔가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물을대상으로 57.6톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으며, 26톤 / 시간용량의폐열보일러를통하여 6톤 / 시간 ( 온도 273, 압력 7kg/cm 2 ) 의증기가발생되고있었다. 이를열량기준으로환산하면연간 21,000Gcal에달하고있었다. (a) 소각로 (b) 폐열보일러 < 그림 4.18> 소각로및폐열보일러전경 ( 네비엔 ) 나. 잉여열이용방안사업장주변공단내에 29개사가입주하고있으나대부분자동차부품및내장재제조회사로스팀을공급할수있는수요처없는상태이다. 또한 500m 정도거리에영천시에서운영하고있는하수처리장있으나발생하는슬러지는현재위탁처리 ( 동부영농조합법인 ) 하여녹생토로재생이용하고있었다. 잉여열이용방안으로서발전을고려할수있겠으나인근에하수슬러지처리장이있으므로우선적으로하수슬러지건조에활용하는것이바람직할것으로판단된다. 단, 현재발생하는슬러지는위탁처리되고있는상황이며, 아직해양투기금지이후의중간및최종처분방안이미확정이라유동적일수있다. 하수슬러지를건조후소각처리할경우는슬러지를사업장으로운반해오는것이바람직하나악취등의문제로민원발생의소지가있으므로하수처리장으로스팀을공급하여슬러지건조후자원으로활용하는것이최적일것으로판단된다.

86 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 스팀공급용배관을설치할경우농로및도로를점령하는문제가발생하므로지속적인협의를통해서영천시에서주도적으로사업을추진할필요가있다. 건조기설치부지를영천시 ( 하수처리장 ) 에서제공하고투자비용은사업장에서부담하는방법과건조기설치를시에서부담하고사업장에서는건조용스팀을공급하는방안이있을수있으나여기서는전자의방법으로경제성을평가하기로한다. < 표 4.17> 에서와같이건조설비의설치및운영에는약 3,977백만원이소요될것으로추정되며, 슬러지건조에따른수익은현재가동일수 300일을고려하여산정하였을때, 1,272백만원으로시설설치후약 3.2년후에회수가가능하다. < 표 4.17> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 네비엔 ) 건조설비투자비용 : 3,550 백만원 - 토목, 건축공사 : 350 백만원 - 건조설비 : 1,200 백만원 - 기계및환경설비 : 700 백만원 - 스팀공급배관설치 (1km) : 1,300 백만원 유지비용 : 427 백만원 / 년 - 일반유지비용 : 71 백만원 ( 건설비의 2%) - 특수유지비용 : 107 백만원 ( 건설비의 3%) - 금융비용 : 249 백만원 ( 투자액의 7%) 탈수슬러지처리수익 : 1,272 백만원 / 년 - 처리비용 : 53,000 원 / 톤 - 처리수익 : 80 톤 / 일 ( 설계치의 80%) 53,000 원 / 톤 300 일 = 1,272 백만원 투자액회수기간 : 약 3.2 년 - 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 = 3,977 백만원 - 회수기간 : 약 3.2 년 주 ) 처리비용은해양투기처리비용의 1.5 배를적용하였으며, 부산물 ( 건조슬러지 ) 의판매수익은고려하지않았음 서광하이테크가. 잉여열발생현황사업장일반폐기물 ( 폐합성수지, 폐유, 오니류, 폐산, 폐알칼리, 폐고무 ) 을대상으로 48톤 / 일용량의스토카소각로 1기를가동하고있었으나폐열보일러가설치되어있지않아발생되는증기는감온탑을통하여대기로방출되고있는실정이며, 감온탑운전조건으로부터증기발생량을계산한결과연간 30,000Gcal에달하고있었다. 또한사업장전력소비량은평균 450kwh로서월간 1,300만원의전력비가발생하고있었다.

87 소각잉여열에너지화방안마련 (a) 소각로 (b) 감온탑및방지시설 나. 잉여열이용방안 < 그림 4.19> 소각로및주변시설전경 ( 서광하이테크 ) 사업장주변은석유화학단지로서스팀을공급할수요처가없으며, 최근에인 근대산읍에하수처리장공사를진행중에있으며, 완공후발생하는슬러지 (40 톤 / 일규모 ) 는초기에는위탁처리하여녹생토로활용할계획이나그이후의계 획은수립되어있지않은상태이다. 이경우, 발생증기량이원에코와유사하므 로 500kWh 의저압발전기와폐열보일러를설치하여잉여열을이용할수있겠으 나총투자비용 ( 약 23 억 ) 대비투자비용회수년수는 9.6 년으로경제성이떨어지 는것으로판단된다. 따라서발생량은비교적적으나인근의하수처리장에서발 생하는슬러지를건조하여재활용하는데스팀을활용하고잉여스팀은본사업 장에서간헐적으로가동되는폐유증류시설에활용하는것이가장바람직할것 으로판단된다. < 표 4.18> 에서와같이발생하는잉여열을하수슬러지건조열원 으로활용할경우수익은현재가동일수 295 일을고려하여산정하였을때, 연간 500 백만원으로약 3.6 년후에투자비회수가가능하다. < 표 4.18> 예상투자비및슬러지처리수익 ( 서광하이테크 ) 건조설비투자비용 : 1,600백만원탈수슬러지처리수익 : 500백만원 / 년 - 토목, 건축공사 : 150백만원 - 처리비용 : 53,000원 / 톤 - 건조설비 : 400백만원 - 처리수익 : 32톤 / 일 ( 설계치의 80%) 53,000 - 기계및환경설비 : 250백만원원 / 톤 295일 = 500백만원 - 폐열보일러 : 800백만원유지비용 : 192백만원 / 년투자액회수기간 : 약 3.2년 - 일반유지비용 : 32백만원 ( 건설비의 2%) - 총투자금액 : 시설설치비 + 운영비 = 1,792 백만원 - 특수유지비용 : 48백만원 ( 건설비의 3%) - 회수기간 : 약 3.6년 - 금융비용 : 112백만원 ( 투자액의 7%) 주 ) 처리비용은해양투기처리비용의 1.5 배를적용하였으며, 부산물 ( 건조슬러지 ) 의판매수익은고려하지않았음

88 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 2.5 잉여열이용에따른에너지절감및온실가스감축효과이상에서, 12개사업장을대상으로현장실태조사를수행하여사업장별로소각잉여열의최적이용방안을제시하였으며, 이용방안및경제성을요약하여 < 표 4.19> 에나타내었다. 사업장별또는이용방법에따라차이는있으나소각잉여열이용시설을설치하여에너지를회수함으로써경제적이익을창출할수있다. < 표 4.20> 은 12개사업장에서발생하는증기의에너지화를통한환경적 경제적효과를나타낸것으로서, 12개사업장에서발생하는증기량은연간 1,314,276톤이며, 이를중유및 LNG 보일러로터생산한다고가정하였을때, CO 2 배출량은연간 244,977톤 ( 중유 ), 153,474톤 (LNG) 에달한다. 결국, CO 2 배출원인화석연료를폐기물소각잉여열로대체함으로써온실가스발생량을감축시킬수있다. 또한, 이들발생증기는중유및 LNG 발생량으로환산하였을경우각각연간 72,000kL 및 64,800천m 3 로서연간 275억원의중유및 199억원의 LNG 수입대체효과가발생한다. 뿐만아니라, 소각잉여열은친환경에너지원이므로대기오염방지설비설치및약품사용등화석연료사용에따른환경오염물질처리비용을절감시킬수있으며, 대기중의환경부하를감소시켜환경에미치는영향을최소화할수있다. < 표 4.19> 사업장별소각잉여열이용에따른경제성요약 구분 No 사업장명주요수요처이용방안투자비 ( 억원 ) 수입 ( 억원 / 년 ) 투자회수 ( 년 ) 이용또는이용예정 이용중 예정 수요처가있는경우 1 엔씨씨 ( 주 ) SK에너지 스팀공급 동양에코자체소유매립장침출수처리 인선이엔티 청라에너지 스팀공급 와이엔텍 LG화학 스팀공급 명성환경 공공시설 슬러지건조 이케이산업 LG마이크론 스팀공급 대성웨이스트 SK에너지 스팀공급 새한환경 ( 주 ) 한솔제지 스팀공급 미이용 수요처가없는경우 9 에코그린자체발전, 난방 원에코 ( 주 ) 자체발전, 난방 네비엔공공시설슬러지건조 서광하이테크공공시설슬러지건조

89 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.20> 잉여열이용에따른에너지절감및온실가스감축효과 No 사업장 증기발생량 CO 2 배출량중유당량 LNG 당량비용 ( 천원 / 년 ) (ton/ 년 ) ( 천 Gcal/ 년 ) 중유 LNG (ton C/ 년 ) (ton C/ 년 ) ( 천kL/ 년 ) ( 백만 m3 / 년 ) 중유 LNG 1 엔씨씨 ( 주 ) 2 동양에코 43, ,052 5, , ,356 43, ,052 5, , , , ,270 19, ,419,436 2,480, , ,131 12, ,217,992 1,609,181 3 인선이엔티 ( 주 ) 231, ,201 27, ,684,843 3,398,912 4 와이엔텍 63, ,743 7, ,279, ,552 59, ,130 6, ,219, ,821 5 명성환경 95, ,785 11, ,360,824 1,712,807 6 이케이산업 84, ,792 9, ,713,706 1,243,315 7 대성웨이스트 75, ,096 8, ,530,879 1,110,672 8 새한환경 ( 주 ) 108, ,131 12, ,278,572 1,653,132 9 에코그린 93, ,447 10, ,944,486 1,410, 원-에코 ( 주 ) 47, ,858 5, , , 네비엔 43, ,052 5, , , 서광하이테크 49, ,238 5, ,259, ,807 합계 1,314, , , ,486,439 19,941,754 - 증기발생량 (cal/y) = 증기발생량 (ton/y) 증발잠열 (cal/kg) - CO 2 배출량 (ton/y) = 증기발생량 (ton/y) 스팀1톤생산에필요한연료량 (kg or m 3 /ton) 발열 량 (cal/kg or m 3 ) 탄소배출계수 (ton/j) 44/12 - 중유당량 (L/y) = 증기발생량 (cal/y) 발열량 (cal/l) - LNG 당량 (m3/y) = 증기발생량 (cal/y) 발열량 (cal/m 3 ) - 중유비용 ( 천원 ) = 중유당량 (L/y) 0.159kL/ 배럴 66.43$/ 배럴 919원 /$ - LNG 비용 ( 천원 ) = LNG당량 (m 3 /y) 0.65kg/m $/ton 919원 /$ - 평균열량 : 9,000kcal/L( 중유 ), 9,950kcal/m 3 (LNG) - 탄소배출계수 : 20kg/GJ( 중유 ), 15.3kg/GJ(LNG) - 스팀1톤생산에필요한연료량 : 75kg/ton( 중유 ), 50m 3 /ton(lng) - 비중 : 0.9( 중유 ), 0.65(LNG) - LNG 1ton = $( 가스공사 )

90 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 3. 입지조건에따른적용가능시스템 < 표 4.19> 에서알수있듯이현시점에서소각시설에서발생하는잉여열은인근지역에산업공정및냉 난방용으로공급하는것이가장경제적인방법으로판단되나이경우수요처의확보가선행되어져야한다. 그러나 12개사업장중이케이산업, 대성워이스트및새한환경 ( 주 ) 은주변에스팀공급을위한수요처가있음에도불구하고스팀공급의불안정성및영세성이불안요소로작용하여잉여열이용이되지않고있어안정적인공급대책마련이필요하다. 반면, 에코그린및원에코 ( 주 ) 와같이인근에수요처가없는사업장의경우잉여열을이용할수있는기존의방법은발전뿐이나투자비용회수기간이감가상각기간을상회 (7년이상 ) 하고채산성을확보하려면 1,300kwh 이상의발전용량이필요하다. 또한네비엔및서광하이테크와같이인근에하수처리장이있어슬러지건조에소각잉여열을이용할수있겠으나하수슬러지의이용여부가유동적이고악취로인한주민의민원등으로잉여열활용에장애가발생할수있다. 따라서상기와같이수요처확보및입지조건등의이유로잉여열이용에장애가발생할경우, 수요처나안정공급등에제한을받지않고민원발생의우려가적으며경제적으로타당한새로운활용방안이필요하다. 이에본연구에서는아직경제적편익분석을실시하지않았으나경제적가치가높을것으로판단되는다음의 3가지유형의시스템을소개하고자한다. (1) 폐플라스틱유화와소각잉여열을융합한에너지절약시스템본시스템은폐플라스틱유화에소각잉여열을이용하는것으로서, 잉여열을유용하게활용함과동시에폐플라스틱의유상처리로수익을증대시킬수있다. 현재일본카메다제과시라네공장에서본시스템을사용하여연간 72kL의 A중유를대체하여공장내에너지소비량의 7.68% 를절감하고있으며, 연간 190톤의온실가스를감축시키고있다. 다만, 본시스템의상용화를위해서는유화장치의회수율 60% 이상향상, 분리된챠의효율적이용, 일정한성장유지, 유화기의폐쇄방지등기술적과제가해결되어야한다.

91 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.21> 잉여열을이용한플라스틱유화시스템개요 적용가능사업장 입지조건 백업대책 추가시설 고려사항 시스템특징 엔씨씨 ( 주 ), 이케이산업, 대성웨이스트, 새한환경 ( 주 ), 에코그린, 원에코 ( 주 ), 네비엔, 서광하이테크등특별히제한은없으나폐플라스틱수집이용이한지역이바람직불필요열분해로, 디젤터빈, 정제설비유화기설치에관한규정, 재생유이용에관한규정 - 현재폐플라스틱은대부분소각후매립처분 - 폐플라스틱을유상처리함으로써수익증대 ( 경영안정 ) - 폐플라스틱으로부터얻어지는재생유는 A중유급의성상으로디젤엔진의연료로활용가능 ( 전력생산열원확보, 재생유이용처확보 ) - 전력회사와연계하여생산전력을사업장내소요전력으로충당하고잉여전력을판매 ( 수익증대 ) - 디젤엔진의폐열은회수하여보일러급수의예열에이용 공정도 (2) 마이크로가스터빈을이용한발전및하수슬러지건조시스템본시스템은잉여열을폐플라스틱열분해또는가스화의열원으로활용하고발생하는가연성가스를마이크로가스터빈으로발전하는것으로서, 가스터빈의폐열을이용하여슬러지건조가가능하다. 현재일본최대급의급수능력을갖는오사카부무라노정수장에도입되어가스터빈열병합발전을시도하고있으며, 가스터빈의폐열은정수장의슬러지건조에사용되어슬러지의운반처리량을감소시키고있다. 본시스템의기술적과제로는열분해장치의가스화율및생성가스의정화등이있다.

92 Ⅳ. 소각시설별잉여열이용방안 < 표 4.22> 마이크로가스터빈발전및하수슬러지건조시스템개요 적용가능사업장입지조건백업대책추가시설고려사항시스템특징 엔씨씨 ( 주 ), 이케이산업, 대성웨이스트, 새한환경 ( 주 ), 에코그린, 원에코 ( 주 ), 네비엔, 서광하이테크등 하수처리장이인접한곳이바람직하나없을경우마이크로가스터빈을이 용한발전만실시 불필요 마이크로가스터빈, 슬러지건조로, 열분해로, 가스정화설비 하수슬러지건조시건조율및재활용방안 - 소각잉여열을폐플라스틱열분해또는가스화의열원으로활용하고발 생하는가연성가스는마이크로가스터빈으로발전 - 가스터빈의폐열을이용하여슬러지건조 - 소규모사업장에서도고효율전력생산가능하고슬러지처리및재활용 수입이따르는높은경제성 공정도 (3) 열택배시스템에의한냉 / 난방및하수슬러지건조시스템본시스템은잉여열을잠열축열재에고효율로회수 저장 운반하여멀리떨어진시설의열에너지로공급하는방법으로서, 인근의열수요처에의존하지않고적재적소에필요한만큼의에너지공급이가능하다. 본시스템은 1999년독일항공우주연구소에서개발한이후로, 프랑크프르트화학공장에서는발생한잉여열을 12km 떨어진오피스텔에난방및온수로공급하여연간 2,000톤의온실가스를감축하고있으며, 최근에는영국, 프랑스, 이탈리아, 미국, 일본등에서도적용하고있다. 다만, 본시스템의상용화를위해서는고온대응잠열축열제의개발, 열배유를이용한하수슬러지의건조 / 조립설비개발, 바이오솔리드연료의활용처 ( 석탄화력발전보조연료, 사업용보일러보조연료, 시멘트연료등 ) 개발등기술적과제가해결되어야한다.

93 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 4.23> 열택배시스템에의한냉 / 난방및하수슬러지건조시스템개요 적용가능사업장입지조건백업대책추가시설고려사항시스템특징 엔씨씨 ( 주 ), 이케이산업, 대성웨이스트, 새한환경 ( 주 ), 에코그린, 원에코 ( 주 ), 네비엔, 서광하이테크등 특별히제한은없으나, 10 km 이내에대형빌딩, 병원, 공공기관및하수 처리장이있으면보다경제적 불필요 열수송컨테이너, 열교환기, 펌프, 잠열축열재 (PCM), 건조기 열매체오일선정, 필요한열용량, 자동차관련규제 - 잉여열을잠열축열재에고효율로회수 / 저장, 컨테이너차로운반하여멀리떨어진시설의열에너지로공급 - 공급측에서는펌프에의해열매체오일을흡인하여열교환기를거쳐탱크내의잠열축열재를가열하고열축열재는융해되어융해잠열을축적. 이것을트럭으로운반하여수요측시설의열교환기를통해저유조나보일러등에공급 - 배관망을통한온라인이송방식이아니기때문에인프라정비비용이대폭삭감 - 인근의열수요처에의존하지않고적재적소에필요한만큼의에너지공급가능 - 관공서, 오피스텔, 병원, 학교등의냉난방또는온수공급용의에너지로이용가능 - 하수슬러지를건조 / 조립하여바이오솔리드연료로써활용 - 수송트럭 1 대, 20 톤축열장치 3 대의시스템 1 식가격은 1 억 5 천만엔정도 - 20 톤축열장치 1 대에는일반가정 40 호분의 1 일난방에필요한에너지에해당 공급측산업폐기물소각장등축열탱크열교환기펌프열매체흡인 수요측 : 하수슬러지건조 / 조립 탈수케익 스크레바 건조오니 ( 순환 ) 오니혼합기 열매유 열을수송 트랜스히트컨테이너 수요측 전열판 열매유 바이오솔리드 공정도 축열탱크 열매체순환 축열재는탱크내 시청사병원시민회관 샤워 흡수식냉동기 팬코일 기존공조, 온수공급시스템 + 축열탱크

94 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열 이용활성화방안

95 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 1. 제도개선방안가. 폐기물의에너지화를위한법적 제도적기반구축 EU의 에너지안보를위한유럽의전략에관한그린페이퍼 를통한재생에너지 20% 이상보급 (by 2020), 미국의 미래에너지선두전략 을통한석유사용량의 15% 를바이오에탄올로대체 (by 2017), 일본의 바이오매스종합전략 을통한재생에너지 17,710 TOE 이상보급 (by 2010) 등선진국들은에너지자원별로법률을제정하여안정적이고경제적인에너지공급확대방안을환경문제와결부하여환경친화적인에너지정책을수립하여추진하고있다. 반면, 우리나라의경우에너지에대한국가기본법으로산업자원부에서 에너지기본법 을제정하여국가에너지수급체계를마련하고국가에너지위원회를운영하고있으며, 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법, 가축분뇨의관리및이용에관한법률, 임업및산촌진흥촉진에관한법률 등을통하여신 재생에너지의보급을유도하고있으나선진국에비교하여법적제도는매우미흡한실정이며, 특히, 폐기물의에너지전환및바이오매스자원의개발에관한법률은전무한실정이다. 또한소각잉여열의이용관련규정으로는폐기물관리법에서규정하고있는 에너지회수기준 과산업자원부고시에서폐기물의연소에의해발생한열을회수하는시설의설치조건을간략히제시한정도에불과하여제도적으로뒷받침되지못하고있는실정이다. 따라서소각잉여열을포함한폐기물의에너지화를촉진하기위해서는현행 폐기물관리법 및 자원의절약과재용촉진에관한법률 등을정비하여이해당사자간의의견수렴이가능하고효율적인행정체계의구축이최우선적으로선행되어야할것으로판단되며, 개선및보완되어야할사항은다음과같다. - 에너지회수의정의와기본원칙 - 에너지회수시설의설치 운영에관한사항 - 규제제도및관리운영에관한사항 - 자원및수요처확보를위한법률적인조치등

96 아울러, 유기성폐자원등환경에너지의이용 보급촉진에관한법률등을제정함으로써폐기물의친환경적인에너지전환과함께온실가스배출저감이가능한환경에너지사업의지속적인추진을위한근거규정을마련하여야하며, 신규법률에포함되어야할주요내용은다음과같다. - 환경에너지이용국가기본계획의수립 - 환경에너지자원확보및이용 보급촉진에관한사항 - 환경에너지생산시설에대한규제제도의완화 - 국고지원을위한예산항목 - 환경에너지기술개발에관한사항등 나. 환경에너지정책개발을위한전담부서신설세계적인에너지수요증가및국제적수급불안정등의요인으로국제에너지가격이지속적으로상승 ( 07.11월기준국제유가는배럴당 84.6$(Dubai 油 )) 하고있는상황에서우리나라는세계 10의에너지소비국이나에너지의 97% 를수입에의존하고실정으로신 재생에너지의확보가시급한과제로대두되고있다. 또한폐기물관리의중점이안전처리에서재사용및재활용등을통한자원화로전환되는등미래의에너지원으로서폐기물을관리하는새로운패러다임을요구하고있어기존의물질재활용중심의폐기물정책만으로는자원순환사회형성에한계가있다. 그러므로향후더욱심화될에너지난을해소하고기후변화협약에능동적으로대처함과동시에런던협약에따른폐기물해양투기금지및소각시설설치에따른민원발생등의환경문제를해결하기위해서는폐기물에너지화의전략적인정책추진이필요하다. 그러나환경에너지에관하여중추적인역할을담당하여야할환경부에서는대기정책과, 자원순환정책과등관련부서가산재되어있어급변하는환경에너지시장에대한대응력이부족하며, 종합적이고체계적인정책개발을기대하기어려운실정이다. 따라서물질재활용후단순매립 소각되는폐기물을에너지화할경우비교적단기간에경제성있는막대한양의신 재생에너지생산이가능 ( 표 5.1, 5.2 참조 ) 하고기후변화와관련한환경에너지업무는폐기물에너지에서바이오에너지및

97 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 수소에너지까지점차확대될것이자명함을고려할때, 각부서별미시적인접근을탈피하여친환경에너지정착에대하여거시적으로접근할수있는전담부서 ( 가칭 환경에너지과 ) 를신설함으로써환경부주도의전사적인업무추진이필요하다. 또한산업자원부및농림부와의공감대형성과더불어진부한부처간의갈등을타파하고서로협력하여공동의목표를갖는것이바람직하며, 이를통하여환경에너지사업에관련된효율적인관리 지원과더불어국가신 재생에너지보급목표달성에크게부응할것으로예상된다. < 표 5.1> 신 재생에너지공급현황 (2006) 구분풍력태양열소수력바이오폐기물기타계 공급비중 (%) < 표 5.2> 신 재생에너지기술개발의가치 ( 단위 : TOE/ 지원금 1 억원 ) 구분풍력태양광태양열소수력지열바이오폐기물 GV 기타 에너지양 < 표 5.3> 환경부내환경에너지관련부서현황 부서명대기정책과자원순환정책과생활폐기물과산업폐기물과자원재활용과생활하수과수생태보전과 관련업무 에너지상대가격체계개편, 지속가능한에너지정책수립, 연료제조기준설정및규제제도 바이오매스에너지도입관련업무 생활폐기물소각폐열및자원화, LFG 설치지원 산업폐기물소각폐열및자원화 에너지회수기준관련업무 하수슬러지자원화 ( 에너지화 ) 업무 가축분뇨의관리및이용대책 ( 바이오에너지 ) 추진

98 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 5.4> 환경에너지관련정부부처간의접근방향 구분환경부산업자원부 대상물에대한접근방식 폐기물에너지 바이오에너지 에너지원료측면 (Source) 소각잉여열 유기성폐기물 - 하수슬러지, 음식물, 축분 가연성폐기물 - RDF, RPF, WDF 폐목재바이오매스 에너지생성물측면 (Product/Process) 소각잉여열 성형고체연료 (RDF) 플라스틱열분해연료유 폐유정제유 바이오매스생산가공기술 - 바이오액체연료생산기술 - 바이오가스화기술 다. 잉여열의공급단가현실화및품질향상소각잉여열이용활성화의저해요인, 특히영세한폐기물중간처리사업장에서발생하는잉여열미활용의가장큰원인은상대적으로공급단가가낮기때문에잉여열회수설비에대한투자가이루어지지않는것으로풀이된다. 현행법상소각잉여열의공급은공급자와수요처간의단일계약또는집단에너지사업자 ( 지역난방공사 ) 와의협약에의해이루어지며, 상호협상에의해공급가격이결정되나단가기준이없고수요처한정및품질문제등으로낮은가격으로공급되고있다. 2007년 11월현재집단에너지사업자의주택용열공급가격은단일요금으로 57,050원 /Gcal( 부가세별도 ) 이나소각잉여열의공급가격은일반적으로 25~30% 정도인 14,260~17,110원 /Gcal에거래되고있다. 비록폐기물소각을통해발생하는스팀의조성이다소불균일하고안정적인공급신뢰성이낮음을고려하더라도소각잉여열의공급가격은매우낮은것으로판단된다. 소각잉여열을이용한발전의경우또한상황은크게다르지않다. 현재, 에너지관리공단에서는 발전차액지원제도 를통해신 재생에너지설비의투자경제성확보를위하여신 재생에너지를이용하여전력을생산한경우기준가격과계통한계가격 (System Margin Price) 과의차액을지원하고있다. 그러나태양광 ( 평균 716.4원 /kwh), 연료전지 ( 평균 258.5원 /kwh), 풍력 (107.3원/kwh) 에비해폐기물에너지의경우매립가스발전이 SMP+5원 /kwh, 소각잉여열발전이 20MW 이하의

99 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 경우에만 SMP+5원 /Kwh 으로지원액이매우낮은상황이다.( 표 5.5) 2007년월평균 SMP가 74.7원임을감안할때, 소각사업장에서생산한전기의공급가격은약 80원 /kwh 정도로시설투자비에비해경제성이매우낮은실정이다. 또한 < 표 5.6> 에서보듯이 02~ 06년까지의발전차액지원금액은약 237억원 (130만MWh) 으로폐기물을제외한수력, 풍력, 태양광등에집중되어있다. < 표 5.5> 발전차액지원제도현황 전원대상구분 태양광 3kW 이상 기준가격 ( 원 /kwh) 현행가격비고외국사례고정가격변동가격 30kW 이상 kW 미만 감소율 4% (3 년이후 ) 183~689 원 풍력 10kW 이상 감소율 2%(3 년이후 ) 37~109 원 수력 5MW 이하 일반 기타 1MW이상 SMP+15 1MW미만 SMP+20 1MW이상 SMP+5 1MW미만 SMP ~116 원 바이오 매립 50MW 이하 가스 50MW 이하 20MW이상 SMP MW미만 SMP kW이상 SMP+10 신설 150kW미만 SMP+15 59~138 원 매스 50MW 이하목질계바이오 SMP+5 신설 해양 조력 50MW 이상 8.5m 이상 8.5m 미만 방조제有 방조제無 방조제有 방조제無 ( 스페인 ) 폐기물소각 20MW 이하 - - SMP+5 SMP+CP 연료전지 200kW 이상 바이오가스이용 기타연료이용 신설 감소율 3% (2 년이후 )

100 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 5.6> 발전차액지원실적 ( 발전량 : MWh, 금액 : 백만원 ) 구분 계시설용량 수력발전량 106, , , ,622 49, , 개소 (49,888kW) 금액 2,477 3,688 2,782 2, ,304 LFG 발전량 35,912 92, , ,746 50, ,382 10개소 금액 578 1,592 1, ,604 (30,293kW) 풍력발전량 13,229 18,561 29, ,281 78, ,365 4 개소 (83,395kW) 금액 ,719 1,769 6,814 태양광발전량 , 개소 (1,758kW) 금액 계발전량 155, , , , ,449 1,303, 개소 (165,334kW) 금액 3,311 5,580 5,037 7,368 2,382 23,678 이러한상황에서소각잉여열공급단가의현실화는소각잉여열이용활성화를위해서반드시풀어야할숙제라고판단된다. 기술개발에막대한자금과시간이필요한태양광, 연료전지등과비교하여폐기물의에너지화는폐기물의안정적인처리와동시에친환경에너지의생산이가능하다는점에서활성화및보급촉진이필요하다. 이를위해환경부에서는산업자원부와지속적인협의를통하여열공급기준단가를현실에맞게설정하고, 향후추진되는차세대핵심환경기술개발사업 (Eco-Project) 을통해개발된기술을보급하여스팀의품질향상과더불어품질향상을위한투자여력을조성하여야한다. 또한폐기물분야의발전기준가격적용용량제한범위를확대함과동시에발전차액지원액을증가시킬필요가있으며, 환경부주도의지원제도를신설하여소각잉여열을에너지화할경우 CDM 사업으로인정하여자금을지원하거나기존의발전차액에보조금을추가로지원하는방안을고려해볼수있다. < 표 5.7> 소각잉여열의공급단가현실화방안 구분기존적용 ( 안 ) 열주택용열공급가격의 25~30% 주택용열공급가격의 50~70% 전기 SMP + 5 원 /kwh SMP+ 원 /kwh( 산자부협의 ) or SMP+5 원 /kwh+ 정부보조금 or SMP+5 원 /kwh+cdm 사업지원금 or SMP+5 원 /kwh+ 정부보조금 +CDM 사업지원금

101 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 라. 에너지회수시설설치확대 (1) 신규소각시설의잉여열회수설비설치권고신재생에너지촉진법에서는공공건물신축시건축비의 5% 이상을신 재생에너지설비비로책정할것을의무화하고있는바, 향후설치되는일정규모이상의신규소각시설 ( 예 :50톤/ 일이상 ) 에대해서는스팀을활용하거나발전이가능한정도의보일러설치등잉여열회수설비설치를권고할필요가있다. (2) 에너지회수 이용촉진및광역화사업추진유도소각잉여열이용에있어서공급수요처가없을경우현실적인방안으로발전을고려할수있으나기존의사업장은보일러용량이낮아이용에한계가있으므로시설개 보수에대한비용을일부국고지원함으로써잉여열에너지화효율증대를기대할수있다. 또한기존사업장간에잉여열회수설비의통합운영및광역소각로신설시보조금을지원하여원활한사업추진을유도하는것이바람직하다. (3) 공급자와수요자간의 Data Base화스팀배관 network, 판매 service network 등공급자와수요자또는공급자, 수요자및투자자간의 DB화를통해원활한잉여열공급을유도하는것이바람직하다. 또한주수요처인한전, 주택공사, 지역난방공사등과연계되는기존의스팀배관망및전력망을이용하는프로그램의개발이필요하다. (4) 잉여열에너지화모범사례발굴및표창정기적으로소각잉여열에너지화우수사례를발굴하여표창함으로써폐기물에너지화에대한의식을고취시키고소각잉여열이용필요성에대한인식이공유될수있도록유도하는것이바람직하다. 마. 환경친화기업지정시가산점부여환경부에서는 1995년부터 환경친화기업운영규정 ( 환경부고시제07-99 호 ) 을제정, 도입하여기존의규제중심적환경정책에서벗어나기업이자발적으로환경성을평가하고환경목표를설정하여구체적인개선계획을수립 이행하도록하여사업장의자율적인환경관리체제구축을통해지속적인환경성과를도모하고자 환경친화기업지정제도 를시행하고있다. 본제도는지방환경청의사전심사와환경부를

102 소각잉여열에너지화방안마련 포함한심사단평가로구성되며, 오염관리현황및환경개선계획등을평가하게된다. 환경친화기업으로지정받을경우배출부과금감면, 방지시설자금우선지원, 환경친화기업로고사용등다양한혜택과인센티브를부여받게된다. 따라서소각잉여열을이용하는사업자를대상으로환경친화기업지정자격을부여하고이용율에따라심사시가산점을부과하여소각잉여열이용에적극적으로참여하도록동기를부여하는것이필요하다. 이를통해미활용에너지를적극적으로이용하게유도함과동시에사업장의환경개선을도모하게하여주변환경에미치는영향을최소화함으로써민원발생요소를사전에차단할수있을것으로판단된다. 바. 기술지원전담기구설치 운영사업장폐기물소각업체의경제적부담및사업추진을위한기술력부족은잉여열이용활성화를저해하는또하나의요인으로작용할수있다. 국내사업장폐기물소각잉여열이용시설의설치는생활폐기물에비해아직까지활발히진행되지않고있어시설설치시계획수립 설계 시공 운영단계에서광범위한문제들이발생할것으로예상된다. 따라서사업시행주체에게사업계획단계에서부터전문적인기술지원을수행함으로써사업추진의효율성을높일수있다. 현재환경관리공단에서는사업장에서발생하는악취를저감하기위하여악취배출사업장을대상으로무상으로기술지원을수행하여환경오염방지에기여하고있으므로이에준하는기술지원제도를도입하여환경부를중심으로소각잉여열이용시설설치를위한 기술지원전담기구 를설치 운영할필요가있으며, 이를통하여사업시행주체는제도적 기술적내용에대한가이드라인을제공받을수있다. 전담기구의기술지원은크게 4단계로구분할수있는데 1단계는사업시행주체의기술지원신청단계로서전담기구에대한홍보가무엇보다필요하다. 2단계는기술지원수행의첫단계로서사업추진의타당성등사업자가제출한사업추진계획의검토가이루어진다. 사업추진의타당성이인정되면 3단계인현장조사를통해단위설비별공정흐름도및주변현황등을분석하여조사보고서를작성한다. 사업추진계획및조사결과를토대로 4단계에서는인 허가사항검토등원활한사업추진을위한최적방안을제시하게된다. < 표 5.8> 에사업장폐기물소각잉여열에너지화시설설치사업기술지원제도 ( 안 ) 를나타내었다.

103 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 < 표 5.8> 사업장폐기물소각잉여열에너지화시설설치사업기술지원제도 ( 안 ) 목적사업장폐기물소각시설에서발생하는잉여열의에너지화시설설치를위한맞춤형기술지원을통하여사업추진의효율성제고및에너지손실최소화 기술지원대상및비용 - 대상 : 에너지회수설비개 보수사업장및설치계획중인사업장 - 소요비용 : 무상지원 수행기관 : 환경관리공단환경에너지처 수행내용 - 잉여열에너지화시설설치사업관련사업자의애로사항청취및상담 - 에너지회수설비개 보수관련기술지원 - 사업추진타당성검토 - 관련법령및규정설명 - 인 허가사항검토및시설의최적설치방안제시 - 에너지회수설비운영교육등 기술지원절차 사업자환경부환경관리공단 기술지원지침수립및홍보 기술지원신청 신청서접수 기술지원의뢰 사업수행 기술검토의견서회신 시설설치계획검토 ( 사업추진의타당성등 ) 현장조사 ( 시설및공정진단등기초자료조사 ) 조사보고서작성 자문의뢰 ( 학계, 연구계등전문가자문 ) 인 허가사항검토 검토및보완 사업추진방안제시

104 소각잉여열에너지화방안마련 2. 재정지원방안가. 에너지화시설설치비저리융자및국고보조 소각잉여열의에너지화시설설치시현재이용할수있는융자자금제도는환경개선자금또는 ESCO 투자사업이있다. 그러나환경개선자금의경우상대적으로금리가높아중소영세사업장에게는부담으로작용하고있고, ESCO 투자사업의경우금리는낮으나태양광, 풍력등신 재생에너지설비에대한집중투자로자금이용에한계가있다. ESCO 사업의 2005년집행현황을살펴보면전체집행액 101,854 백만원중폐기물분야에는약 4.2% 인 4,238백만원규모의지원만이루어졌다. < 표 5.9> ESCO 투자사업융자지원현황 ( 단위 : 백만원 ) 구분 합계 태양열 2, , ,035 5,941 태양광 12 1,280 2,003 5,206 24,329 32,830 바이오 3,000 5,218 24,121 21,860 27,632 81,831 시설자금 폐기물 2,123 5,904 10,099 4,772 4,238 27,136 소수력 1,039 2,802 1,137 6,615 6,303 17,896 지열 ,790 2,900 2,529 7,628 풍력 - - 6,759 7,031 28,946 42,736 기타 ,010 5,014 6,024 운전자금 ,828 3,070 합 계 8,498 16,980 47,775 49, , ,597 따라서폐기물의에너지화를촉진하고에너지회수사업의효율성을높이기위해서는환경부주도의재정지원이필요하다. 현재, 환경부에서는폐기물의발생을생산단계에서부터억제하고자폐기물부담금제도를시행하고있으며, 징수된부담금은환경개선특별회계에납입되어관리하고있다. 또한환경개선특별회계법제4 조에서는폐기물부담금을폐기물의재활용을위한사업및폐기물처리시설의설치지원등 자원의절약과재활용촉진에관한법률 제20조의규정에의한용도로사용할수있도록규정하고있다.

105 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 결국폐기물을통해회수할수있는에너지및잉여열을폐기물관리법에의해재활용의범주로인정하고있음을감안할때폐기물부담금을활용한다면국고보조에있어서가장큰부담인재원확보문제를해결할수있다. 그러므로환경개선특별회계등의예산확보또는관련기금출원등을통해재원을확보하여기존환경개선자금의금리조정과더불어에너지회수시설설치시보조금을지원하는것이바람직하다. < 표 5.10> 현행폐기물부담금제도 구분 개요 관련규정 사용용도 (20 조관련 ) 주요내용 유해물질또는유독물을함유하고있거나재활용이어렵고폐기물관리상문제를일으킬수있는제품 재료 용기에대한폐기물처리비용을해당제품 재료 용기의제조업자또는수입업자에게부당하도록하여폐기물의발생을생산단계에서부터억제하고자원의낭비를막기위한제도 자원의절약과재활용촉진에관한법률 1. 폐기물의재활용을위한사업및폐기물처리시설의설치지원 2. 폐기물의효율적재활용및줄이기를위한연구및기술개발 3. 지방자치단체에대한폐기물의회수 재활용및처리지원 4. 재활용가능자원의구입및비축 5. 자원재활용을촉진하기위한사업의지원 6. 폐기물부담금 ( 가산금포함 ) 또는재활용부과금 ( 가산금포함 ) 의징수비용교부 < 표 5.11> 사업장폐기물소각잉여열이용시설재정지원방안 ( 안 ) 구분 환경개선자금 ESCO 투자사업 지원방안 ( 안 ) 지원주체 환경관리공단 에너지관리공단 환경부 ( 환경관리공단 ) 법적근거 환경정책기본법등 에너지이용합리화법 환경시설효율성제고사업지침 지원한도액 30억원이하 300억원이하 환경개선자금 + 정부보조금 이자율 5.39%( 변동금리 ) 3%( 고정금리 ) or 4.25%( 변동금리 ) 고정금리적용 or 환경개선자금금리인하 대출기간 3 년거치 7 년상환 3 년거치 7 년상환 ( 최대 ) 3 년거치 7 년상환

106 소각잉여열에너지화방안마련 < 표 5.12> 사업장폐기물소각잉여열이용시설국고보조금신청절차 ( 안 ) 사업자환경부환경관리공단 국고보조금신청 신청서접수 서류심사 신청내역검토요청 신청내역검토 국고지원여부결정 검토내용회신 예산안선정 국고보조금수령 국고보조금지급 나. 투자세액공제율확대현행조세특례제한법 ( 제25조의2) 에서는폐열에너지회수설비등을포함한에너지절약시설에대해서 2008년 12월 31일까지투자하는경우에당해투자금액의 100분의 10에상당하는금액을소득세또는법인세에서공제하고있다. 이에따라소각잉여열에너지화시설을설치할경우 10% 의세제지원을받을수있다. 반면동법제25조에서는환경 안전설비를포함하는환경보전시설에대해서 2009년 12월 31일까지투자하는경우에당해투자금액의 100분의 3에상당하는금액을소득세또는법인세에서공제하도록규정하고있으나잉여열에너지화시설은환경보전시설에포함되지않아추가세제혜택을받지못하고있다. 따라서폐기물의소각과정에서발생하는잉여열의이용은환경보전과에너지절약을동시에달성할수있다는측면에서환경보전시설과에너지절약시설모두에포함될수있으므로세제적용기간을연장하고공제율을현행 10% 에서 13% 또는그이상으로적용함으로써적극적인투자의유도가필요하다.

107 Ⅴ. 사업장폐기물소각잉여열이용활성화방안 < 표 5.13> 에너지절약시설및환경보전시설의적용범위 구분시설내용적용범위 가. 에너지발생및공급시설 에너지 절약 시설 (1) 보일러 (2) 요 ( 窯 ) 로 ( 爐 ) (3) 집단에너지시설 증발량이시간당 0.5톤이상인것으로서에너지사용효율을 10퍼센트이상향상시키거나, 석유환산기준으로연간 100킬로리터이상의에너지절약을가능하게하는것 ( 기존시설을개체하는것에한한다 ) 요 로안의최고온도가섭씨 500도이상인것으로서폐열회수율이 20퍼센트이상이거나, 석유환산기준으로연간 100킬로리터이상의에너지절약을가능하게하는것 ( 기존시설을개체하는것에한한다 ) 지역냉 난방사업, 산업단지집단에너지사업및자가열병합발전사업에필요한에너지의생산 수송 분배를위한에너지공급시설 ( 기존의집단에너지공급시설을개체하는것을제외한다 ) 나. 에너지이용시설 산업 건물부문에 너지절약설비 ( 가 ) 폐기에너지회수설비 ( 산업 건물공통 ) 1) 연소폐열 공정폐열및폐가스를이용하여연료및원재료를예열하는설비 2) 연소폐열 공정폐열및폐가스를이용하여증기 온수등유효한에너지를발생시키는설비 3) 기타폐기되는자원을이용하여열또는전기를발생시키는설비 환경 보전 시설 1. 집진시설 폐가스처리시설및비산먼지억제시설 2. 폐수처리시설 3. 소음 진동방지시설, 방음시설, 방진시설 4. 건설폐기물처리시설 폐기물처리시설 폐기물감량화시설및재활용시설 5. 폐유처리시설 6. 탈황시설 7. 무공해 저공해자동차연료공급시설 다. 연구개발보조금지원산업폐기물소각장은생활폐기물소각장에비해처리규모가작아소각잉여열의활용은주위수요처에크게제약을받는다. 따라서잉여열의활용처를확대하기위해서는기존의전력, 공정용스팀, 온수용으로의활용방법외에새로운활용방법을개발할수있도록신규성, 독창성이뛰어나고파급효과가크며실현성이높은활용기술의실증연구등에대하여그연구개발비를보조함으로써사업장실정에맞는기술적용이가능할수있다.

108 Ⅵ. 결론

109 Ⅵ. 결론 Ⅵ. 결론 사업장폐기물소각시설잉여열의에너지화방안마련을위하여국내외소각잉여열이용사례및관련법률등의기초자료를수집하여분석하였으며, 국내사업장폐기물소각잉여열의이용실태조사를통하여문제점에대한원인분석및개선타당성을검토하였으며, 이를토대로다음과같은결론은얻을수있었다. 국내외관련규정및지원제도 (1) 우리나라의경우소각잉여열의에너지회수노력은꾸준히이루어져왔지만제도적으로뒷받침되지못하고있는실정이며, 관련규정으로는폐기물관리법에의한 에너지회수규정 및산자부고시에의한 폐기물에너지회수설비설치기준 에불과하다. (2) 소각잉여열의이용활성화를도모하고자환경관리공단의환경개선자금과에너지관리공단의 ESCO 투자사업자금을통하여환경관련시설및에너지사용시설의설치에필요한자금을융자지원하고있다. (3) 반면, 유럽, 미국, 일본등선진국에서는화석에너지고갈의위험성및기후변화협약등의환경규제의강화로인해자국의지속가능한발전을위한정책이수립되고있는추세이며, 폐기물에너지이용활성화를통한대체에너지확보를위하여투자인센티브, 관세감면, 기준가격의무구매제도등다양한정책과제도를마련하여지원하고있다. 국내소각잉여열발생및이용현황 (4) 소각잉여열을발전, 지역난방등으로활발히재이용하고있는생활폐기물과는달리사업장폐기물의경우자체난방용으로일부활용하는것을제외하고는대부분대기중으로방출하고있는실정이다. (5) 전국 72개사업장폐기물소각시설에대해소각잉여열이용실태를조사한결과, 54개설문회신업체중 29개업체만이잉여열을이용하고있었으며, 전체회신업체에서발생하는잉여열은총 2,600,000Gcal로서약 30% 정도가자체적으로사용 ( 열 27%, 전기 3%) 하고있었고, 약 46% 는외부로열을공급하고있었으며, 나머지 24% 는대기방출또는응축, 회수후폐기하고있었다.

110 소각잉여열에너지화방안마련 (6) 또한예비개념의소각로를보유하고있는사업장일수록잉여열이용률은높 았으며, 이러한점을감안할때소각로가동정지에대비하여안정적으로잉 여열을공급하는문제가잉여열이용에중요요소로작용함을알수있었다. 사업장별소각잉여열이용방안 (7) 과업기간중 12개사업장을대상으로현장실태조사를수행한결과, 현재잉여열을이용중이거나이용예정인사업장과미이용사업장으로분류되었으며, 미이용사업장에서대해서도수요처가있는경우와없는경우로구분되었다. (8) 엔씨씨 ( 주 ), 동양에코등은이용중인사업장으로서, 엔씨씨 ( 주 ) 의경우에너지사업자와연계네트워크를구축하여인근산업시설의공정및난방용으로스팀을공급하고있었으며, 동양에코는자체소유매립장에서발생하는침출수처리에잉여열을이용하고있었다. (9) 인선이엔티, 와이엔텍등은주변산업시설에잉여열을공급할예정으로현재사업을추진하고있으며, 명성환경의경우주변에수요처가없어향후하수슬러지처리를대비하여건조설비를설치할예정이었다. (10) 이케이산업, 대성웨이스트, 새한환경 ( 주 ) 등은인근에큰수요처를확보하고있음에도스팀공급의불확실성및사업장의경제적불안정등으로잉여열의이용이이루어지지않고있으므로비상연락망을구축하고백업용보일러를가동하여스팀의압력저하를방지하는등의안정적공급대책이필요하다. (11) 에코그린, 원에코 ( 주 ) 등은주변에수요처가없어잉여열의이용을위해서는발전이필요하나사업장이소규모이기때문에발전용량이작아채산성이맞지않으므로사업장의광역화또는네트워크화를통한효율적발전이바람직하다. (12) 네비엔, 서광하이테크등은주변에수요처가없지만하수처리장이인접해있거나건설중이므로하수슬러지건조에스팀을공급하는것이바람직하며, 슬러지운반및건조시발생하는악취문제에대해철저히대비하여지역주민의민원을사전에방지하여야한다.

111 Ⅵ. 결론 (13) 수요처확보및입지조건등의이유로잉여열이용에장애가발생할경우, 폐플라스틱유화를조합한에너지절약시스템, 마이크로가스터빈을이용한발전및하수슬러지건조시스템, 열택배시스템에의한냉 난방및하수슬러지건조등의방법을적용할수있다. (14) 12개사업장에서발생하는증기량은연간약 1,300,000톤으로서, 이를중유및 LNG로환산하였을경우각각 245,000톤 / 년및 153,000톤 / 년의온실가스감축과더불어 275억원 / 년및 199억원 / 년의수입대체효과가발생할수있으며, 화석연료사용에따른환경오염물질처리비용을절감시킬수있다. 소각잉여열이용활성화방안 (15) 에너지회수의정의와기본원칙및에너지회수시설의설치 운영에관한사항을반영한법률의제 개정등폐기물의에너지화를위한법적 제도적기반을구축하는것이필요하다. (16) 환경부내산재되어있는폐기물에너지관련업무를일원화하여체계적인정책개발을위한전담부서 ( 가칭 환경에너지과 ) 를신설함으로써환경부주도의전사적업무추진이필요하며, 정부부처간의진부한갈등을타파하고서로협력하여공동의목표를갖는것이바람직하다. (17) 폐기물로부터생산된에너지의경우상대적으로낮은가치로거래되고있는현실을고려하여열공급기준단가를현실화함으로써스팀의품질향상을위한투자여력을조성하고, 폐기물분야의발전기준가격적용용량제한범위를확대함과동시에발전차액지원액을다른신재생에너지원과의형평성을고려하여확대하는것이필요하다. (18) 소각잉여열을에너지화할경우 CDM 사업으로인정하여지원금을지급함으로써잉여열이용을위한동기를부여하고일정규모이상의신규소각시설에한해서잉여열회수설비설치를권고할필요가있다. (19) 소규모사업장의광역화또는네트워크화를구축하고공급자와수요자및투자자간의 Data Base화를통하여적재적소에잉여열을이용하게할필요가있으며, 잉여열에너지화모범사례를발굴하여표창함으로써잉여열이용에대한인식이공유될수있도록유도하는것이바람직하다.

112 소각잉여열에너지화방안마련 (20) 소각잉여열을이용하는사업장에대해서환경친화기업지정시잉여열이용율에따라가산점을부과하여잉여열에너지화사업에적극적으로참여하도록유도함과동시에사업장의환경개선을도모하게하여주변환경에미치는영향을최소화함으로써민원발생요소를사전에차단할수있다. (21) 기술지원전담기구를설치 운영하여잉여열에너지화사업추진에있어서기술력이부족한사업시행주체에게사업계획단계에서부터전문적인기술지원을수행함으로써사업추진의효율성을높일수있다. (22) 폐기물부담금활용및관련기금출원등을통해재원을확보함으로써경제적부담으로사업을시행하지못하는사업장에대하여환경개선자금의금리인하와더불어국고보조금을지원하는것이필요하다. (23) 폐기물소각과정에서발생하는잉여열의이용은환경보전과에너지절약을동시에달성할수있다는점을고려하여잉여열에너지화시설을현행조세특례제한법에서규정하고있는에너지절약시설뿐만아니라환경보전시설의범위에도포함시켜세제공제율을확대함으로써적극적인투자의유도가필요하다. (24) 사업장폐기물소각시설은생활폐기물소각시설에비해처리규모가작아잉여열의활용이주위수요처에크게제약을받으므로기존의전력및스팀등으로의이용방법외에새로운이용방법을개발할수있도록신규성및독창성이뛰어나고파급효과가크며, 실현성이높은기술의실증연구등에대하여연구개발비를보조하는것이바람직하다.

113 Ⅶ. 참고문헌

114 Ⅶ. 참고문헌 Ⅶ. 참고문헌 1. 서울시립대학교, 폐자원에너지화및 non-co 2 온실가스사업단연 구기획서 (2007) 2. 대한설비공학회, 폐기물에너지이용현황및전망 (2007) 3. 환경관리공단, 선진국의환경에너지기술 정책 시장조사결과 보고서 (2007) 4. 환경부, 전국폐기물발생및처리현황 (2006) 5. 환경부, 생활폐기물소각시설설치 운영지침해설서 (2006) 6. 에너지관리공단, ESCO 사업안내서 (2006) 7. 한국산업폐기물처리공제조합, 소각로에너지회수설계시고려사항 (2005) 8. 산업자원부, 선진국신재생에너지보급프로그램및지원제도조사 용역보고서 (2005) 9. 한국소각기술협의회, 사업장폐기물의소각정책및향후전망 (2003)

115 부 록

116 Ⅰ. 소각잉여열관리현황실태조사표 기록일 : 소각잉여열관리현황조사표 사업장名 : ( / 호기 ) 환경관리공단