< C0AFB1E2BCBAC6F3B1E2B9B020C1BEC7D5B0FCB8AEB1E2BCFA20B1B8C3E028A5B129A3BA20C0AFB1E2BCBAC6F3B1E2B9B020C3B3B8AEB9E6B9FDBAB020C8AFB0E6BCBA20B9D720B0E6C1A6BCBA20C6F2B0A12D E687770>

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1 최종보고서 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅱ) ( 유기성폐기물처리방법별환경성및경제성평가 ) 국립환경과학원

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3 제출문 국립환경과학원장귀하 본보고서를 유기성폐기물처리방법별환경성및경제성 평가연구 용역의최종보고서로제출합니다 년 8 월 서울시립대부설도시과학연구원장

4 참여연구진 총괄연구책임자 / 서울시립대학교환경공학부교수 음식폐기물처리기술센터센터장이동훈 공동연구책임자 / ( 주 ) 에코아이대표이사정재수 참여연구원 주관연구기관 / 연 구 원 이재효 / 연 구 원 한순금 / 연구보조원 윤성한 / 연구보조원 전은정 / 연구보조원 송오용 / 연구보조원 정혜영 / 연구보조원 유나영 / 연구보조원 이기형 / 보 조 원 윤종현 / 보 조 원 김태균 / 보 조 원 김미형 공동연구기관 / 연 구 원 임송택 / 연 구 원 이경희 / 연 구 원 최윤근 / 연구보조원 류지연 / 연구보조원 박기학 / 연구보조원 이문구 / 연구보조원 노정식 / 연구보조원 김창규 / 연구보조원 박상혁 자문위원 / 환경부생활폐기물과장김두환 / 환경관리공단자원관리사업처부장 문영봉 / 연세대학교교수 정재춘 / 수원대학교교수 강 헌 / 수원대학교교수 최우진 / 인하대학교교수 황용우 / 인하대학교교수 배재호 / 안양대학교교수 이남훈 / 환경마크협회환경성적표지운영팀장 김 익 / 수처리선진화사업단사업관리팀장 홍준식

5 요약문 1. 과업개요 1.1 과업명 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅱ) ( 유기성폐기물처리방법별환경성및경제성평가 ) 1.2 과업추진배경및필요성음식물류폐기물등유기성폐기물에대해직매립을금지하고, 소각처리등은주민반대등으로신규시설을건립한다거나음식물류폐기물을혼합소각하는등의정상적인운영이어렵다. 결국, 대부분의음식물류폐기물은재활용대상으로관리할수밖에없으며, 하수슬러지의처리는해양배출에대한의존도가더욱심화되고있어육상처리방안에대한연구가필요한실정이다. 이와같이매립지확보난을타개하고음식물류폐기물직매립금지및하수슬러지해양배출규제강화정책이원활히이루어지도록유기성폐기물의친환경적인재활용및처리방향을제시할필요가있다. 1.3 과업목표본연구의목적은유기성폐기물의처리방법 ( 사료화, 퇴비화, 메탄화, 소각, 매립등 ) 별로전과정에걸친목록 (inventory) 을작성하고, 환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하여국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한기초자료를확보하고자하는것이다. 전과정평가 (LifeCycleAssessment;LCA) 를통한유기성폐기물처리방법별지구온난화기여도를평가함으로써 2005 년 2월 16 일정식발효된기후변화협약교토의정서에대한대응방안을찾는데도도움이될수있을것이다. -i-

6 2. 과업기간 : ~ (10 개월 ) 3. 주요연구내용및방법 본연구는 유기성폐기물종합관리기술구축 연구중 1차년도의 유기성폐기물처리실태및특성조사 자료를바탕으로유기성폐기물종합관리방안구축을위해유기성폐기물처리방법별로환경성과경제성을평가하는것이다. 본연구에서는유기성폐기물중음식물류폐기물과하수슬러지를대상으로연구를수행하였다. 내용적범위는전과정평가절차에따르며, 크게다음과같다. 1 유기성폐기물처리방법별전과정평가방법개발 2 유기성폐기물처리방법별전과정목록분석 3 유기성폐기물처리방법별전과정영향평가 4 유기성폐기물처리방법별전과정해석 5 유기성폐기물처리방법별경제성평가 첫째, 유기성폐기물처리방법별전과정평가방법개발이다. 관련참고문헌및선행연구결과물을조사하고, 해외연구사례를벤치마킹함으로써, 전과정평가절차를수립하고, 연구의목적및범위설정, 대상시스템및시스템경계를설정하였다. 둘째, 유기성폐기물처리방법별전과정목록 (LifeCycleInventory;LCI) 분석이다. 유기성폐기물처리시스템을분석하여공정흐름도를작성하고단위공정을결정하였다. 대상시스템에대한데이터설문조사및실험분석을통해대상시스템내부, 외부데이터를수집하였다. 수집데이터를계산하고, 물질수지, 에너지수지, 용수수지의점검등을통한검증을실시하였다. 필요시할당작업과함께투입물에대한상위흐름을연결하여처리방법별로전과정목록을작성하고, 각종문헌정보, 유사공정데이터와비교검토를실시하였다. 셋째, 유기성폐기물처리방법별전과정영향평가 (Life Cycle ImpactAssessment; LCIA) 이다. 기구축된국내외 LCIDB 와 LCA 전용소프트웨어 ( 시마프로 6.0 등 ) 를이용하여분류화, 특성화및가중치부여단계까지전과정에대한영향평가를수행 - i-

7 하였으며, 자원고갈, 지구온난화등 8개영향범주에대한환경측면의주요요인을규명하였다. 넷째, 유기성폐기물처리방법별전과정해석수행이다. 공정별총환경영향과함께공정배출물및에너지사용에따른환경영향을처리공정별로비교하고주요요인을도출하였으며, 처리공정에서생산된사료, 퇴비등처리산물의환경영향회피효과를비교, 분석하였다. 투입 배출물의상위및하위흐름연결에따른민감도를분석하여전과정평가결과에대한검증을실시하였다. 필요시연결하여사용할수있게수송공정, 잔재물매립및소각공정등일부하위흐름데이터베이스를분리하여특정시설의가동률또는수송거리의증감, 잔재물처리방식의변경등처리공정안팎의변화에따른잠재적환경영향을쉽게분석할수있게하였다. 다섯째, 유기성폐기물처리방법별경제성평가이다. 경제성평가구성항목을결정하고, 환경성평가대상시스템을대상으로설문조사를통해구성항목별비용을산정하였다. 4. 주요연구결과 4.1 유기성폐기물처리방법별전과정평가 (LCA) 방법개발 다음과같이유기성폐기물처리방법별전과정평가방법을개발하였다 전과정평가절차수립전과정평가 (LCA) 는 ISO 시리즈국제규격에의거하여목적및범위정의, 전과정목록분석, 전과정영향평가, 전과정해석의단계별절차를따른다. 본연구의대상이유기성폐기물이므로폐기물의배출에서수집, 운반, 중간처리, 최종처분또는재생이용까지의과정에서소비하는자원 에너지량과발생하는환경부하를산정하여폐기물처리시스템전체를종합적으로평가하는폐기물LCA(Waste LCA;WLCA) 를수행하였다. 본연구에서는탄소수지 (carbonbalance) 를이용하여유기성폐기물의분해시대기또는수계로배출되는각종탄소화합물량을고려하였으며, 환경영향의주요요 - i-

8 인으로서탄소가어떠한화합물 (CH 4,CO 2 등 ) 상태로배출되는지논리적으로분석하고계산하였다. 또한, 처리산물이시스템경계내에서재사용되는경우는처리산물에의한회피효과를고려하지않고, 시스템경계외부로공급되는경우에만회피효과를고려하여전과정평가를수행하였다. 예를들어, 음식물류폐기물의혐기성소화공정에서생산된스팀의경우시스템경계외부로공급된스팀에대해서만회피효과가인정되며, 소화조가온을위한내부사용스팀은경유등소화조가온용연료의사용량저감에직접적인영향을미치므로별도의회피효과는고려하지않았다. 위와같이본연구에서는유기성폐기물의성상및성분과공정특성을고려하여각처리방법에적합한전과정평가방법을개발하였다 목적및범위설정본연구의목적은국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한기초자료를확보하고자유기성폐기물처리방법별로전과정목록데이터베이스를작성하고, 환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하는것이다. 연구의범위는음식물류폐기물과하수슬러지를대상으로각각의폐기물 1kg처리를기준흐름으로처리공정자체에중점을둔투입물과산출물을계산하고, 각처리방법별환경영향평가및경제성평가를실시하는것으로하였다 대상시스템선정및시스템경계설정본연구에서는음식물류폐기물및하수슬러지의처리방법별로환경성및경제성을비교하기위해각각의처리경로와처리용량, 가동률, 표준처리방식등의현황및향후적용가능한기술등에대한문헌조사및현장조사등을통하여적합한처리방법별대상을선정하였다. 음식물류폐기물처리시설 19 개소, 하수슬러지처리시설 18 개소, 대체재해당시설 11 개소등총 48 개소를선정하였다. 시스템경계는처리공정자체에중점을두되, 상위흐름과하위흐름연결데이터베이스는따로구축하였다. 데이터수집과비용이라는제약요인으로인해현실적으로전과정에대한모든데이터를수집하는것은불 -iv-

9 가능하므로결과에큰영향을미치지않는공정에대해서는사정 ( 査定,cut-of) 기 준을적용하여시스템경계에서제외하였다. 4.2 유기성폐기물처리방법별전과정목록분석 음식물류폐기물음식물류폐기물의처리는배출 ( 발생 ), 수집운반 ( 적환, 수송포함 ), 처리 ( 사료화, 퇴비화등 ), 잔재물처리및처리산물 ( 사료, 퇴비등 ) 유통등의과정을포함한다. 본연구에서는배출, 수집운반및처리산물의유통등수송관련분야를제외하고처리공정자체에중점을둔전과정목록표를작성하였다. 처리공정별투입산출물목록표를작성한후기준흐름인 음식물류폐기물 1kg 을기준으로데이터들을환산하여각공정에대한전과정목록데이터베이스 (LCIDB) 를구축하였다 (DB 는엑셀파일형식으로별도제출 ) 하수슬러지하수슬러지의처리방법별전과정목록분석또한음식물류폐기물과마찬가지로수송관련분야를제외하고처리공정자체에중점을두고수행하였다. 처리공정별투입산출물목록표를작성한후기준흐름인 하수슬러지 1kg 을기준으로데이터들을환산하여각공정에대한전과정목록데이터베이스 (LCIDB) 를구축하였다 (DB 는엑셀파일형식으로별도제출 ). 4.3 유기성폐기물전과정영향평가 전과정영향평가는전과정목록결과를영향범주별로분류하는분류화 (classification) 단계와영향범주별로분류된목록파라미터들이영향범주에미치는영향을정량화하는특성화 (characterization) 단계, 영향범주별로상대적인가중치값을결정하는가중치부여 (weighting) 단계로수행하였으며, 각대상폐기물에대한결과는다음과같다. -v-

10 4.3.1 음식물류폐기물 음식물류폐기물처리공정별 ( 건식사료화, 습식사료화, 퇴비화, 혐기성소화, 하수병합, 소각, 매립 ) 로기구축된국내외 LCIDB 와 LCA 전용소프트웨어 ( 시마프로 6.0 등 ) 를이용하여분류화, 특성화및가중치부여단계까지전과정에대한영향평가를수행하였으며, 자원고갈, 지구온난화등 8개영향범주에대한환경측면의주요요인을규명하였다. 음식물류폐기물처리공정별로환경영향을비교한결과, 매립공정이평균환경지수 8.22E-02pt 로음식물류폐기물처리에따른환경영향이가장큰것으로나타났다. 유기물의분해처리에초점을맞추고있는소각 ( 환경지수평균 2.96E-05pt), 혐기성소화 ( 환경지수평균 1.98E-05pt), 하수병합 ( 환경지수평균 1.76E-05pt), 퇴비화공정 ( 환경지수평균 1.59E-05pt) 이뒤를이었으며, 건식 ( 환경지수평균 7.05E-06pt) 과습식 ( 환경지수평균 2.45E-06pt) 을비롯한사료화공정의환경영향이가장낮게나타났다. 1.0E E E E E E E E E E E+00 [pt/f.u.] AA AB AC 건식사료화 ( 평균 ) AD AE AF 습식사료화 ( 평균 ) AG AH AI 퇴비화 ( 평균 ) AJ AK 혐기성소화 ( 평균 ) AL AM 하수병합 ( 평균 ) AN AO AP 소각 ( 평균 ) AQ AR AS 매립 ( 평균 ) < 그림 1> 음식물폐기물처리공정별환경영향비교 -vi-

11 이렇듯매립공정에서환경영향이크게나타난까닭은유기물분해과정에서발생한메탄 (CH 4 ) 이포집되지않은상태로대기로배출되면서지구온난화범주에상대적으로큰영향을미치기때문이다. 음식물류폐기물에포함된유기물을분해하는대신에사료로자원화하는사료화공정의경우, 다른처리공정과달리공정에서발생하는배출물의양이매우적으며, 건조과정을거치지않는습식사료화공정의환경영향이가장낮게나타난것은공정특성상당연한결과로사료된다 하수슬러지메탄화, 퇴비화, 건설자재화 ( 시멘트원료화 ), 해양배출, 소각, 매립등하수슬러지처리방법별로기구축된국내외 LCIDB 와 LCA 전용소프트웨어 ( 시마프로 6.0 등 ) 를이용하여분류화, 특성화및가중치부여단계까지전과정에대한영향평가를수행하였으며, 자원고갈, 지구온난화등 8개영향범주에대한환경측면의주요요인을규명하였다. 하수슬러지처리공정별환경영향은매립 ( 환경지수평균 7.55E-05pt), 소각 건설자재화 ( 환경지수평균 3.14E-05pt), 퇴비화 ( 환경지수평균 1.26E-05pt), 메탄화 ( 환경지수평균 3.27E-06pt), 해양배출 ( 환경지수평균 2.25E-06pt) 순으로환경영향이높은것으로나타났다. 9.0E E E E E E E E E E+00 [pt/ f.u.] BA BB BC 메탄화 ( 평균 ) BD BE BF 퇴비화 ( 평균 ) BG BH BI 건설자재화 ( 평균 ) BJ BK BL 해양배출 ( 평균 ) < 그림 2> 하수슬러지처리공법별환경성비교 BM BN BO 소각 ( 평균 ) BP BQ BR 매립 ( 평균 ) -vi-

12 하수슬러지의건설자재화에대한환경영향을파악하기위해먼저시멘트생산공정에대한전과정목록분석과전과정영향평가를수행한후, 생산된시멘트중하수슬러지가차지하는환경부하를할당하는방법이있으나이방법은적절한할당인자를선정하기어렵고, 시멘트소성로의고온운전에따라하수슬러지의환경부하가과잉평가되는단점이있다. 반면, 하수슬러지소각공정은시멘트원료로재활용할수있는소각재가부산물로배출되며, 함수율이높은하수슬러지의건조및연소에따른보조연료의사용과이산화탄소등공정배출물로인한환경부하를반영하는데더욱적합하므로하수슬러지건설자재화공정과동일한공정으로처리하였다. 음식물류폐기물처리공정과같이하수슬러지처리에서도매립공정의환경영향이타공정에비해훨씬크게나타났으며, 주요원인은대기로배출되는메탄가스에의한지구온난화영향때문이다. 해양배출의경우는다른공정들과마찬가지로폐기물의육상수송은제외하고해양수송시사용연료및연소대기배출물에의한환경영향만이평가되었다. 해양배출이생태계에미치는환경영향은부영양화영향범주의지리적경계가내륙수계로한정되어있는등정량적평가방법론의부재로인해본연구에서제외되었다. 4.4 유기성폐기물처리방법별전과정해석 처리방법별로투입 산출물에따른환경영향을분석한결과공정배출물과투입에너지가주요요인으로도출되었으며, 영향범주측면에서는자원고갈과지구온난화범주가타영향범주들에비해상대적으로큰비중을차지하는것으로나타났다. 발생원에서의감량과가동률증감 ( 처리효율개선포함 ) 은유기성폐기물처리공정별전과정평가시기능단위당환경영향에는영향을미치지않았으나, 가동률증감에따라운영비용등경제성에는영향을미치는것으로나타났다. 수송거리변화에따라서는공차시경유소비량에적재량에따른경유소비량 ( 연료소비량 / 톤 km) 을더하여차종별연료소모량및환경부하를구할수있도록하였다.5 톤트럭공차시연료소비량은 kg / km, 수송환경부하는 4.32E-05pt 이며, 만차시연료소비량은 kg / km, 수송환경부하는 5.57E-05pt 이다. -v i-

13 4.4.1 음식물류폐기물처리공정별환경성비교 (1) 공정별공정배출물에의한환경영향비교음식물류폐기물처리공정별로각종공정배출물의자연계배출에따른환경영향을비교하였으며, 음식물류폐기물처리과정에서발생하는폐수 ( 탈리액 ) 의해양배출, 하수종말처리장연계처리, 잔재물의소각또는매립처리등의하위흐름은연결하지않았다. 공정배출물중가장큰비중을차지하는것은유기물분해에따라대기중으로배출되는이산화탄소였으며, 연료연소에따른대기배출물과처리후수계배출물등이포함된다. 사료화공정을제외한모든공정에서공정배출물에의한환경영향이전체영향의 50% 이상을차지하고있으며, 이는음식물류폐기물에포함된유기물의분해배출량과배출경로가처리공정의환경성을좌우한다는것을의미한다. 공정배출물에의한환경영향은처리공정별로매립, 소각, 하수병합, 혐기성소화, 퇴비화, 건식사료화, 습식사료화순이며이는전체환경영향순서와거의동일하다. (2) 공정별에너지사용량에의한환경영향비교각공정별로사용되는전기, 경유,LNG 등에너지사용에의한환경영향을비교한결과, 소각, 혐기성소화, 하수병합및건식사료화공정이다른처리공정에비해상대적으로에너지사용량에의한환경영향비중이큰것으로나타났다. 소각공정은전반적으로전력사용량이다른공정에비해많았고, 혐기성소화와하수병합공정은소화조가온시사용되는에너지로인한환경영향이크게나타났다. 건식사료공정에서는살균가온을위해사용되는전력과경유등의사용량이많았으며, 반면습식사료화와퇴비화, 매립공정은타공정에비해에너지사용량에의한환경영향비중이작은것으로나타났다 음식물류폐기물처리산물과대체재와의비교분석 (1) 음식물류폐기물처리공정대체재의환경영향음식물류폐기물처리산물에대체될수있는대체재로옥수수와스팀, 축분퇴비를분석하였다. 옥수수는건식사료와습식사료와공정에서발생되는사료에대한대체재로선정하였으며, 스팀은소각공정에서발생되는스팀, 축분퇴비는퇴비화공 -ix-

14 정에서생산되는유기질퇴비의대체재로정의하였다. 옥수수 1kg 생산시환경영향은 5.36E-05pt 로나타났으며, 축분퇴비는그자체로역시폐기물처리공정의일부이기때문에상대적으로낮은환경영향값 (1.30E-06pt) 을가진다. 스팀의경우는 1MJ 을기준으로 7.09E-06pt 의잠재적환경영향을가지는것으로조사되었다. (2) 음식물류폐기물처리공정별회피효과비교음식물류폐기물처리공정별로사료, 퇴비, 스팀등이생산되며, 이중공정내에서사용되는양을제외한외부공급량에대해서는회피영향 (avoided impact) 을고려해주어야한다. 즉, 사료화공정에서음식물류폐기물을이용하여일정량의사료를생산하지않았다면그만큼의사료를생산하기위해서각종투입산출물에의한환경부하가생겼을것이나, 음식물류폐기물사료의생산으로인해그러한환경부하가생기는것을방지한것과동일한효과를얻게되므로이를회피영향이라하며일반적으로음 (-) 의값을갖는다. 폐기물처리공정에서생산되는제품또는부산물에의한회피효과를보다정확히고려하기위해서는폐기공정에서생산된재생재가신재 (virginmaterial) 의품질과비교했을때, 어느정도의품질저하 (qualitydegradation) 가있는지정량적으로분석하는작업이필요하다. 이러한품질저하의정량화작업은일종의환경부하할당작업의일환으로, 상황에따라가격, 중량, 부피, 성분등다양한할당인자가사용될수있어하나의값을도출해내기는이론적으로불가능하다. 예를들어, 질소함량이유기질비료 ( 축분퇴비 ) 대비 70% 에달하는음식물류폐기물퇴비가무상으로수요자에게제공되고있다면할당인자가가격인경우품질저하는 100% 로서회피효과가 0% 인반면, 질소함량이할당인자인경우음식물류폐기물퇴비의품질저하는 30%, 회피효과는대체재대비 70% 에이르게되는것이다. 본연구에서는처리산물에의한회피효과를파악하기위해대체재 ( 신재 ) 의환경영향값을산출하였으며, 대체재대비품질저하는고려하지않았다. -x-

15 4.4.3 하수슬러지처리공법별환경성비교 (1) 공정별공정배출물에의한환경영향비교하수슬러지처리공정별로각종공정배출물의자연계배출에따른환경영향을비교하였으며, 이때잔재물의소각또는매립처리, 폐수의해양배출등의하위흐름은연결하지않았다. 공정배출물에의한환경영향은매립, 소각 건설자재화, 퇴비화, 메탄화, 해양배출순으로전체환경영향순서와동일하게나타났다. 공정배출물중가장큰비중을차지하는것은유기물분해에따라대기중으로배출되는이산화탄소였으며, 연료연소에따른대기배출물과처리후수계배출물등이포함된다. 메탄화와해양배출공정을제외한대부분의공정에서공정배출물에의한환경영향이전체영향의 50% 이상을차지하는것으로나타나, 하수슬러지처리에있어서도탄소화합물의분해량과메커니즘이가장중요한요인으로도출되었다. (2) 공정별에너지사용량에의한환경영향비교각공정별로사용되는전기, 경유,LNG 등에너지사용에의한환경영향을비교하였다. 소각 건설자재화공정은에너지사용에따른환경부하 ( 평균 7.80E-06pt) 가다른공정에비해가장높게나타난반면, 메탄화공정과해양배출공정은절대값은크지않지만전체영향대비에너지사용에따른환경영향비중이각각 54.7%, 50.9% 로높게조사되었다 하수슬러지처리산물과대체재와의비교분석하수슬러지처리산물이대체할수있는대체재로서스팀, 퇴비, 시멘트에대한환경영향을비교하였다. 소각공정또는메탄화공정에서발생, 회수되는열에너지는대부분스팀형태이며, 소각재는시멘트원료로활용되고있다. 하수슬러지소각재는물리적특성상시멘트생산공정투입시성상변화가거의없으며, 석회석과같은특정원료를대체한다는인과관계를밝히기어려워대체재를시멘트로선정하였다. 시멘트 1kg 의생산에따른환경부하는 8.22E-05pt 로에너지사용량이많아상대적으로높은편이나, 하수슬러지 1kg 소각시배출되는소각재의양이 0.05% 에도 -xi-

16 미치지못해신재대체에따른회피효과는미미한것으로분석되었다 상 하위흐름민감도분석 (1) 상위흐름연결에따른민감도분석현재음식물류폐기물사료화공정에서는옥수수분말이부형재로투입되고있으며, 상위흐름연결을위한국내외 DB 중옥수수분말에대한 DB 는없지만유사 DB 로서옥수수 DB(BUWAL250) 와옥수수전분 DB(BUWAL250) 가존재한다. 상위흐름연결에따른민감도분석을위해옥수수와옥수수전분각 1kg 의생산에따른환경영향을비교한결과옥수수전분이옥수수에비해약두배이상환경부하가큰것으로나타났다. 이는옥수수전분생산공정이에너지를다량소비하는화학공정이기때문이며, 본연구에서는상대적으로옥수수분말에보다유사한것으로사료되는옥수수 DB 를상위흐름으로선정, 연결하였다. (2) 하위흐름연결에따른민감도분석 음식물류폐기물또는슬러지처리공정에서발생하는잔재물을처리함에있어서 하위흐름으로연결에따른민감도분석을실시하였다. 1 잔재물소각하위흐름의변경에따른민감도분석잔재물소각의하위흐름연결에따른민감도분석을위하여국내에구축되어있는산업자원부와환경부 LCIDB 중저밀도폴리에틸렌 (Low DensityPolyethylene; LDPE) 소각 ( 산업자원부 ), 혼합플라스틱소각 ( 산업자원부 ) 및일반폐기물소각 ( 환경부 ) DB 에대한환경영향을비교하였다. 일반폐기물소각 DB 는종이류, 목재류, 음식물류폐기물, 비닐류등이혼합된일반생활계폐기물을대상으로한반면,LDPE 및혼합플라스틱소각 DB 는물리적조성별탄소함량과발열량등을고려한다중할당작업을통해일반생활계폐기물소각공정중폐플라스틱류에의한환경부하를별도로분리구축하였다. 유기물이거의대부분분해되는소각공정의특성상이산화탄소배출에따른지구온난화영향이매우큰비중을차지하게되며, 비교결과탄소함량이많은폐플라스틱류의환 -xi-

17 경영향이일반생활계폐기물에비해 5배이상큰것으로나타났다. 이로써음식물류폐기물처리과정에서발생하는잔재물량은투입폐기물의 10% 미만에불과하지만잔재물의소각처리시연결되는하위흐름 DB 의변경에따라공정전체환경영향값또한크게달라진다. 즉, 잔재물의소각처리에대한하위흐름 DB 의연결은매우민감한요인으로밝혀졌다. 2 잔재물매립하위흐름변경에따른민감도분석잔재물매립의하위흐름연결에따른민감도분석을위해국내에구축되어있는혼합플라스틱매립 DB( 환경지수 1.45E-07pt) 와본과업에서구축한음식물류폐기물및하수슬러지매립 DB( 각환경지수 8.22E-05pt,7.55E-05pt) 의환경영향값을비교한결과, 차이가매우크게나타났다. 혼합플라스틱매립의경우, 단기간에분해되지않는플라스틱의특성때문에매립이후침출수및매립가스의발생이고려되지않는반면, 음식물류폐기물및하수슬러지매립은침출수발생및처리, 유기물의분해에따른메탄, 이산화탄소의배출이환경에큰영향을미치기때문이다. 음식물류폐기물처리공정에서발생하는잔재물은종량제봉투등비닐, 플라스틱류가대부분이므로, 잔재물매립시유기물의분해를고려하지않는혼합플라스틱매립 DB 가상위흐름연결에보다적합다고사료된다 환경성평가종합음식물류폐기물처리공정별환경영향은습식사료화 < 건식사료화 < 퇴비화 < 하수병합 < 혐기성소화 < 소각 < 매립순으로조사되었다. 하수슬러지처리공정별환경영향은해양배출< 메탄화 < 퇴비화 < 소각 / 건설자재화 < 매립순으로조사되었다. 유기성폐기물의자원화처리와사료, 퇴비등의산물에따른신재대체효과 (= 환경영향회피효과,avoided impact) 는전체영향의 50% 이상을차지하는등환경에미치는영향이매우큰것으로밝혀졌으나, 유효성분및가격등다양한할당인자에따른품질저하 (qualitydegradation) 를신중히고려할필요가있다. 처리공정에서발생된폐수 ( 탈리액 ) 는주로해양배출되거나인근하수종말처리장 -x i-

18 으로연계처리되고있으며, 해양배출방법에비해하수종말처리장연계처리방법의환경성이매우우수한것으로나타났다. 음식물류폐기물에혼입된비닐류등이주성분인잔재물의처리는비닐류의난분해성으로인해소각보다매립의환경성이우수한것으로나타났으나, 매립지수명단축,2 차오염등의이유로매립처리방법의일방적인선호는바람직하지않다. 4.5 유기성폐기물처리방법별경제성평가본연구에서는고형폐기물중에서도음식물류폐기물과하수슬러지의두종류의유기성폐기물의처리시설건설및운영과관련된경제성평가를수행하였다. 폐기물의수거비용, 운반 ( 수송 ) 비용, 처리비용 ( 잔재물처리비용포함및제외 ) 에대해경제성평가를수행하였다. 처리비용의경제성평가구성항목은투자비용 ( 조사비, 설계비, 공사비, 보상비, 부대비, 운영설비비, 제세공과금, 영업준비금 ) 과운영비용 ( 인건비, 복리후생비, 보험료, 차량유지비, 시설유지비, 이물질처리비, 폐수처리비등 ), 폐기처분비및재활용된제품의경제적가치등의다양한비용인자를포함하였다 수거비용 (1) 소요장비및소요인력 지역유형별 1 일수거량은차량별수거량으로부터산정한다. < 표 1> 지역유형별소요장비및소요인력 주택지역 구분 소요장비 손수레 :1 대 2.5 톤수집차량 :1 대 소요인력 환경미화원사전 :1 인 2인 운전원 아파트지역 5 톤수집차량 :1 대 2 1 음식업소밀집지역 5 톤수집차량 :1 대 일수거량 ( 톤 ) 7.8 ( 일 4회 ) 9.5 ( 일 2회 ) 9.5 ( 일 2회 ) 자료 : 서울특별시 (2001), 서울시생활폐기물청소원가분석연구. 일부수정서울특별시은평구 (2004), 음식물류폐기물처리방안연구 -xiv-

19 먼저수거하고자하는대상지역을정하고, 단독주택, 아파트등공동주택, 음식업소에서배출되는음식물류폐기물량을산정한다. 음식물류폐기물량이산정되면 1일수거량으로나누어장비의소요량을산정한다. 인력소요량은차량당운전원 1인을기준으로미화원 2인이기본이며, 주택지역의경우사전수거의필요에따라미화원 1인이추가된다 (< 표 1>). (2) 지역유형별수거원가지역유형별소요장비및소요인력과 1일수거량을기준으로월 25 일, 연 300 일근무하는것으로가정하여계산하였다. 적환비용을포함한지역유형별수거원가는 < 표 2> 와같다. < 표 2> 지역유형별수거원가 ( 단위 : 원 / 톤 ) 구 분 주택지역 아파트지역 / 음식업소밀집지역 노무비 35,098 22,023 경 비 12,327 13,187 복리후생비 3,222 2,022 감가상각비 3,688 3,819 차량유지비 4,406 6,378 차량보험료 제세공과금 지급임차료 적환비용 일반관리비 2,398 1,794 이윤 5,037 3,767 계 55,403 41,432 상기지역유형별수거원가는 < 표 1> 의조건 ( 소요장비및인력 ) 을기준으로산정한것임. 따라서, 동조건이변경되는경우의수거원가는재산정을하여야함 -xv-

20 4.5.2 운반 ( 수송비용 ) 수거된음식물류폐기물은적환장에서 11 톤적재함에모아진후처리시설로수송된다. 수송에소요되는인원및차량은생활폐기물의수송과공유되는부분이므로본연구에서는음식물류폐기물의수송에소요되는부분만을고려하여인건비, 주유비, 감가상각비만을고려하여산정하였다. 인건비는 2004 년상반기시중노임단가의공사부분운전원임금인 63,443 원을기준으로하여시간당인건비를구하였고,1 회소요시간은 4시간 (40 km /hr), 주 5회수송하는것으로가정하였다. 주유비는 2004 년건설공사표준품셈의 10.5 톤트럭의시간당유류소모량을적용하여계산하였다. 음식물류폐기물의수송비용은 < 표 3> 과같다. < 표 3> 음식물류폐기물수송비 (1 일 2 회 ) ( 단위 : 원 / 년 ) 구분 주택지역 아파트 / 음식업소 인건비 7,422,831 9,040,628 주유비 15,528,472 18,912,883 산정기준 63,443 원 / 일 8 시간 / 일 4 시간 / 회 연간수송횟수 ( 주택 234, 아파트 285) 18.8l/ 시간 4 시간 / 회 연간수송횟수 원 /l 감가상각비수송차량 4,067,492 4,953,997 수송차량감가상각비 소요대수 (2 회 / 일 ) ( 단독 39%, 공동 47.5%) 암롤박스 235, ,375 계 27,254,745 33,194,883 톤당수송비용 11,647 11,647 합계액 ( 원 ) 대당수거량 ( 톤 ) 작업일수 ( 일 ) ( 원 / 톤 ) 연간수송횟수 = 대상수거량 ( 톤 ) 작업일수 ( 일 ) 11 톤 1.1(10% 여유율 ) 소요대수 =1 일수거량 ( 톤 / 일 ) 11 톤 1.1(10% 여유율 ) 처리시설위치에따라수송거리가달라지면수송시간을변경하여수송비용산정자료 : 시중노임단가, 한국물가정보, 처리비용 처리비용은톤당고정비용과톤당운영비용을구하여톤당처리원가를산정하였 다. 톤당고정비용은기계설치비, 건물건축비를더한값을사용연한의총처리량으로 나눈값으로구한다. 톤당고정비용 = ( 기계설치비 + 건물건축비 ) 일처리량 ( 톤 / 일 ) 25 일 / 월 12 월 / 년 사용연한 ( 년 ) -xvi-

21 운영비용은인건비, 부재료 ( 및약품 ) 구입비, 시설유지보수비, 전력비및유류비, 기타비용 ( 복리후생비, 보험료 ( 차량, 시설 ), 세금과공과 ( 자동차세, 면허세, 환경개선부 담금, 정기검사료 ), 잔재물처리비 ( 오폐수, 잔재물 ) 등으로나눌수있다. 또한운영경 비에는일반관리비와이윤이포함된다. 톤당운영비용은사용연한동안의총운영비용의현재가치를사용연한동안의총 처리량으로나누어구하였다. 톤당운영비용 = 총운영비용의현재가치 일처리량 ( 톤 / 일 ) 25 일 / 월 12 월 / 년 사용연한 ( 년 ) 이외에시설투자비만을비교하고자할때에는처리량은시설용량과동일하다 고보고, 공공처리시설의경우가동률 90%, 월 25 일, 연 300 일, 시설수명 10 년을적 용하고일반관리비와이윤은인정하지않았으며, 민간처리시설의경우가동률 90%, 월 25 일, 연 300 일, 시설수명 10 년을적용하고일반관리비 5% 와이윤 10% 를계상하 여톤당투자비용을비교하였다. 톤당투자비용 ( 원 / 톤 )= 시설투자비 ( 원 ) 시설용량 ( 톤 ) 가동일 300( 일 / 년 ) 가동률 0.9 내용연수 10 년 (1) 음식물류폐기물처리비용종합비교 음식물류폐기물처리방법별평균운영비용을 < 그림 3> 에음식물류폐기물처리방 법별로투자비와운영비를 < 표 4> 에나타내었다. 100,000 평균운영비용 ( 톤 / 원 ) 80,000 60,000 40,000 20,000 57,231 57,310 65,682 75,338 29,553 71,867 0 건식사료습식사료퇴비화혐기성소화하수병합소각 < 그림 3> 음식물류폐기물처리방법별평균운영비용 ( 원 / 톤 ) -xvi-

22 < 표 4> 음식물류폐기물처리방법별투자비 / 운영비비교 메탄화 방법 건식사료화 습식사료화 퇴비화 혐기성소화 하수병합 소각 매립 시설 처리원가 ( 원 / 톤 ) 투자비 ( 고정비용 ) ( 원 / 톤 ) 운영비 ( 변동비용 ) ( 원 / 톤 ) AA 51,922 (4,938) 51,922 AB 123,986 53,322 70,764 AC 49,008 (4,909) 49,008 평균 74,972 21,056 57,231 AD 123,986 53,322 70,764 AE 53,900 (3,519) 53,900 AF 47,266 (2,315) 47,266 평균 75,051 19,719 57,310 AG 97,174 (43,726) 97,174 AH 51,198 6,701 44,497 AI 64,636 9,259 55,377 평균 71,103 19,895 65,682 AJ 64,103 (30,463) 64,103 AK 110,180 23,607 86,573 평균 87,142 27,035 75,338 AL 44,592 15,432 29,160 AM 43,325 13,379 29,946 평균 43,959 14,406 29,553 AN 45,889 4,938 40,951 AO 128,843 5, ,917 AP 64,406 12,672 51,734 평균 79,713 7,845 71,867 AQ 22,267 1,547 20,720 AR 20,226 11,261 8,965 AS 24,623 12,255 12,368 평균 22,372 8,354 14,018 비고 :( ) 로되어있는투자비용은운영비에포함되어있음투자비용 ( 감가상각비 ) 이운영비에포함되어있지않은경우처리원가는투자비와운영비의합계액과같음 시설투자비는특정시설을제외하고는건식 / 습식사료화시설이 2,315~4,938 원 / 톤 으로낮은편이며, 메탄화 ( 혐기성소화, 하수병합 ) 시설이높은편이다. 시설운영비는 -xv i-

23 하수병합시설에서가장낮으며, 혐기성소화시설이소각보다약간높은값을나타내었다. 건식사료화시설은가동률이높아 (AA 시설의경우시설규모에비해 24 시간운전으로처리량이 3배임 ) 톤당투자비용과운영비용이낮아져습식사료화시설과별차이가없는것으로나타났다. 투자비와운영비를합한처리원가는 43,325~128,843 원 / 톤으로처리방법별로, 또운영주체에따라큰차이를보이고있다. 투자비용이낮고가동률이높은곳에서비용효율적이며, 투자비용이높고가동률이낮은곳에서처리원가가높은편이다. (2) 하수슬러지처리비용종합비교하수슬러지처리방법별투자비와운영비를 < 표 5> 에나타내었다. 시설투자비를검토하면, 해양배출에는투자비가없으며, 건설자재화와소각이각각 12,346,14,383 원 / 톤으로낮은편이며, 퇴비화시설이 27,122 원 / 톤으로높은편이다. 시설운영비는건설자재화시설에서 9,483 원 / 톤으로가장낮으며, 퇴비화와소각이각각 50,289,71,215 원 / 톤으로높다. 투자비와운영비를합한처리원가는 19,619~77,415 원 / 톤으로처리방법별로, 또운영주체에따라큰차이를보이고있다. 투자비용이낮고가동률이높은곳에서비용효율적이며, 투자비용이높고가동률이낮은곳에서처리원가가높은편이다. < 표 5> 하수슬러지처리방법별처리원가비교 구분퇴비화건설자재화해양배출소각매립 톤당투자비용 ( 원 / 톤 ) 27,122 12,346-14,383 - 톤당운영비용 ( 원 / 톤 ) 50,289 9,483 19,619 71,215 23,328 처리원가 ( 원 / 톤 )* 53,692 21,829 19,619 77,415 23,328 수송비용 ( 원 / 톤 ) - 2,500~6,000 7,900~12,900-10,637~12,312 *: 운영비에투자비용 ( 감가상각비 ) 이포함되어있는경우와포함되어있지않은경우를감안하여처리원가산정하므로, 처리원가가투자비와운영비의합계액과같지않음 투자비및운영비용비교에서알수있듯이해양배출이처리시설의건설비가 들지않고처리비가저렴하기때문에하수슬러지처리방법을직매립에서재활용 -xix-

24 ( 녹생토, 퇴비화, 고형화등 ) 과중간처리 ( 소각 ) 로전환하려는취지와는달리해양배 출량이늘어나고있다 경제성평가종합음식물류폐기물과하수슬러지처리방법별로경제성평가를수행한결과를종합하면다음과같다. (1) 시설투자비용측면에서는도심의지하시설로건설되어투자비용이큰 1개시설을제외하고건식 습식사료화시설이낮으며, 퇴비화시설과혐기성소화시설이높다. (2) 시설운영비는하수병합시설에서가장낮으며, 혐기성소화시설에서높은편이다. (3) 투자비와운영비를합한처리원가는혐기성소화시설이높다. (4) 투자비용이낮고가동률이높은곳에서비용효율적이며, 투자비용이높고가동률이낮은곳에서처리원가가높은편이다. (5) 매립을제외하고소각의폐열회수이용부분까지고려할때소각도재활용의범위에포함시킬수있다. 소각을포함한재활용방법간처리비용을비교한결과재활용방법들이소각과비교해서는 (+) 경제성을나타낸다. (6) 시설용량이커질수록투자비및운영비용이낮아진다.( 규모의경제 ) (7) 하수슬러지는해양배출이소각및매립에비교해 (+) 경제성을나타내며, 재활용방법은 (-) 경제성을나타낸다. 5. 활용방안및기대효과 본연구를통해유기성폐기물의각종처리및재활용에대한자원및에너지소비량, 이산화탄소배출량, 산성화원인오염물질등에대한 LCI 의데이터베이스 (DB) 가구축되고유기성폐기물처리의전과정일람표 (profile) 를확보하였고, 유기성폐기물의처리및재활용방법에대한환경부하및경제성의비교우선순위를알수있게되었다. 따라서중앙정부, 지방자치단체와폐기물배출업체가폐기물관리법의유기성폐기 -xx-

25 물의직매립금지규정시행과런던협약의 96 의정서발효에대비하기위한대책을수립할때동연구결과를활용하여실행가능성이높은유기성폐기물의재활용및처리방법을선택할수있을것으로기대된다. 또한지역의사료, 퇴비의수요량과시멘트소성로보유업체의현황, 소각시설의여유용량등의여건, 인근지방자치단체와의연계처리가능성과동연구결과에의한환경부하, 경제성을종합적으로고려하여친환경적이고비용효과적인유기성폐기물처리체계를구축함으로써환경오염저감과처리비용절감에도기여할것으로기대된다. 6. 정책제언 음식물류폐기물직매립금지, 슬러지의해양배출기준강화등에대비하기위해다른처리방법이나기술등에대해환경성및경제성을종합평가하여비용효과적인유기성폐기물종합관리체계를구축할필요가있다. 이러한필요성하에서 1차년도에 유기성폐기물처리실태및특성조사 를통해국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한유기성폐기물발생및재활용실태, 재활용기술, 유기성폐기물의질적특성에대한기초자료를확보하였다. 본연구 (2 차년도 ) 에서는유기성폐기물의처리방법 ( 사료화, 퇴비화, 메탄화, 소각, 매립등 ) 별로전과정에걸친목록 (inventory) 을작성하고, 환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하여국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한기초자료를확보하였다. 1,2 차년도의연구결과를바탕으로 3차년도에는유기성폐기물의환경성및경제성을통합평가할수있는기법을마련하고, 관련법규를분석하고, 유기성폐기물의광역화처리및지자체간연계방안을마련하여야할것이다. 또한, 앞서 1. 연구의개요 에서설명한바와같이현재국내외여건상유기성폐기물을재활용대상으로관리할수밖에없는실정에있으므로, 유기성폐기물재활용확대를위해서정부부처간, 물질간, 기술간, 지자체간, 사회주체간, 국제적인유기성폐기물종합관리대책의마련이필요하다. -xxi-

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27 목 차 요약문 i 제1장연구의개요 연구추진배경및필요성 배경 필요성 연구의목적 연구의범위및내용 연구추진전략및방법 연구의기대효과및활용방안 7 제 2 장유기성폐기물처리현황 음식물류폐기물처리현황 음식물류폐기물발생및처리량 처리방법및공정 하수슬러지처리현황 하수슬러지발생및처리량 처리방법및공정 22 제 3 장유기성폐기물처리방법별전과정평가 (LCA) 방법개발 해외연구사례벤치마킹 일본 미국 유럽 5개자치단체 (TheLCA-IWM Project) 호주 -음식물류폐기물처리방법별 LCA 스웨덴 -하수슬러지 LCA 52 -xx i-

28 3.1.6 프랑스-하수슬러지처리방법별 LCA 스위스-도시하수처리공정 LCA 전과정평가절차수립 유기성폐기물 LCA 방법론특징과적용방법론 처리공정별대상시스템및시스템경계선정 목적및범위정의 전과정목록분석방법및절차수립 전과정영향평가방법론선정 유기성폐기물처리방법별전과정해석수행 LCA 목적및범위에맞는대상시스템및시스템경계설정 대상시스템선정 시스템경계설정 83 제4장유기성폐기물처리방법별전과정목록분석 (LCI)/ 전과정영향평가 (LCIA) 음식물류폐기물 건식사료화 습식사료화 퇴비화 혐기성소화 하수병합 소각 매립 하수슬러지 메탄화 ( 혐기성소화 ) 퇴비화 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 해양배출 소각 208 -xxiv-

29 4.2.6 매립 대체재 사료 비료 스팀 시멘트 악취 조사대상시설 조사항목및분석방법 시설별조사결과 악취분석결과자료의향후활용방안 수송 ( 운송 ) 운송관련 LCI 데이터베이스산출배경 시스템경계 운송에따른대기배출량 (DirectEmission) 산정 253 제 5 장유기성폐기물처리방법별전과정해석 음식물류폐기물처리공정별환경성비교 음식물류폐기물처리공정별총환경영향비교 공정별공정배출물에의한환경영향비교 공정별에너지사용량에의한환경영향비교 음식물류폐기물처리산물과대체재와의비교분석 음식물류폐기물처리공정대체재의환경영향 음식물류폐기물처리공정별회피효과비교 하수슬러지처리공법별환경성비교 하수슬러지처리공정별총환경영향비교 공정별공정배출물에의한환경영향비교 공정별에너지사용량에의한환경영향비교 하수슬러지처리산물과대체재와의비교분석 264 -xxv-

30 5.5 상 하위흐름민감도분석 상위흐름연결에따른민감도분석 하위흐름연결에따른민감도분석 266 제 6 장유기성폐기물처리방법별경제성평가 경제성평가방법론의이해 환경정책의경제성평가 비용편익분석의발전동향 환경가치의비용편익분석을위한과제 유기성폐기물경제성평가관련기존연구사례분석 환경부음식쓰레기감량 자원화기본계획 한국자원재생공사 ( 현한국환경자원공사 ) EU BMW 관리방법별경제성분석 경제성평가구성항목선정 수거비용 운반 ( 수송 ) 비용 처리비용 음식물류폐기물처리방법별경제성평가 건식사료화 습식사료화 퇴비화 혐기성소화 하수병합 소각 매립 음식물류폐기물처리비용종합비교 하수슬러지처리방법별경제성평가 메탄화 퇴비화 326 -xxvi-

31 6.5.3 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 해양배출 소각 매립 하수슬러지처리비용종합비교 하수슬러지재활용의경제성 331 제7장정책제언 333 참고문헌 339 부록 345 부록 1. 조사대상시설설문지 ( 음식물류폐기물 ) 347 부록 2. 해외출장결과보고 374 부록 3. 해외연구사례 ( 요약문 ) 381 부록 4. 영문자약어표 ( 略語表 ) 393 -xxvi-

32 표목차 < 표 2-1> 분리배출된음식물류폐기물의처리내역 8 < 표 2-2> 음식물류폐기물처리기술의개요 9 < 표 2-3> 하수슬러지발생및처리내역 20 < 표 2-4> 하수슬러지재이용현황 20 < 표 2-5> 슬러지처리시설설치현황 21 < 표 2-6> 하수슬러지처리기술의개요 22 < 표 2-7> 슬러지처리 처분방안들의종합적인비교검토 23 < 표 2-8> 유럽주요국가의하수슬러지발생및처리현황 24 < 표 2-9> 하수슬러지처리기술의분류및재활용용도 26 < 표 2-10> 슬러지매립방법분류 35 < 표 3-1> 유기성폐기물부문 LCA 관련논문현황 37 < 표 3-2> 일본의가정용 / 사업장용음식쓰레기발생원처리기기의평가지표예 40 < 표 3-3> 일본의디스포저- 하수처리시스템의평가지표예 41 < 표 3-4> 일본의발생원외처리방식과소각처리방식의평가지표예 42 < 표 3-5> 미국의음식물류폐기물처리방법별비율 43 < 표 3-6> 미국의음식물류폐기물및분뇨의고형유기물조성 43 < 표 3-7> 다섯가지유형의음식물류폐기물관리체계분석 ( 미국 ) 44 < 표 3-8>Kaunas 에서평가된 4개시나리오 48 < 표 3-9> 폐기물관리시스템용환경적지속가능성기준 48 < 표 3-10> 폐기물관리시스템용경제적지속가능성기준 49 < 표 3-11> 폐기물관리시스템용사회적지속가능성기준 49 < 표 3-12> 음식물류폐기물처리방법별에너지사용량, 온실가스배출량, 물사용량 50 < 표 3-13> 음식물류폐기물처리방법별 LCA( 호주 ) 51 < 표 3-14> 슬러지처리방법별자원이용, 배출물질, 비용 ( 스웨덴 ) 52 < 표 3-15> 하수슬러지처리방법별환경성및경제성평가 ( 스웨덴 ) 53 < 표 3-16> 하수슬러지처리방법별 LCA( 프랑스 ) 55 < 표 3-17> 하수슬러지처리방법별목록분석결과 ( 프랑스 ) 56 -xxv i-

33 < 표 3-18> 연구에서고려한대체재 58 < 표 3-19> 시나리오별생산단계의자원흐름 59 < 표 3-20> 도시하수처리공정 LCA( 스위스 ) 60 < 표 3-21> 음식물류폐기물처리방법별조사대상시설 78 < 표 3-22> 음식물류폐기물처리방법별조사대상처리시설 79 < 표 3-23> 하수슬러지처리방법별조사대상시설 80 < 표 3-24> 하수슬러지처리방법별조사대상처리시설 81 < 표 3-25> 대체재조사대상처리시설 82 < 표 3-26> 주요투입 산출물 84 < 표 4-1> 음식물류폐기물처리공정및비용데이터수집을위한설문지 ( 안 ) 86 < 표 4-2> 건식사료화조사대상시설의개요 88 < 표 4-3> 건식사료화공정의기능및기능단위 93 < 표 4-4> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 93 < 표 4-5> 공정데이터를얻기위한할당인자및방법 94 < 표 4-6>IPCC 계수를이용한 LNG 1kg 연소시대기배출물량계산 95 < 표 4-7> 건식사료화공정의상 / 하위흐름 DB 95 < 표 4-8> 습식사료화조사대상시설의개요 102 < 표 4-9> 습식사료화공정의기능및기능단위 105 < 표 4-10> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 105 < 표 4-11> 공정데이터를얻기위한할당인자및방법 106 < 표 4-12> 습식사료화공정의상 / 하위흐름 DB 107 < 표 4-13> 호기성퇴비화조사대상시설의개요 113 < 표 4-14> 퇴비화공정의기능및기능단위 118 < 표 4-15> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 118 < 표 4-16> 퇴비화공정의상 / 하위흐름 DB 120 < 표 4-17> 조사대상 2개혐기성소화시설의특징비교 126 < 표 4-18> 혐기성소화공정의기능및기능단위 130 < 표 4-19> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 130 < 표 4-20>IPCC 계수를이용한경유 1kg 연소시대기배출물량 131 < 표 4-21>IPCC 계수를이용한바이오가스 1kg 연소시대기배출물량 132 < 표 4-22> 혐기성소화공정의상 / 하위흐름 DB 132 -xxix-

34 < 표 4-23> 조사대상 2개하수병합처리시설의특징비교 137 < 표 4-24> 하수병합공정의기능및기능단위 141 < 표 4-25> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 141 < 표 4-26> 하수병합공정의상 / 하위흐름 DB 142 < 표 4-27> 음식물류폐기물소각조사대상시설의개요 147 < 표 4-28> 소각공정의기능및기능단위 148 < 표 4-29> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 149 < 표 4-30> 소각공정의상 / 하위흐름 DB 150 < 표 4-31> 음식물류폐기물매립조사대상시설의개요 156 < 표 4-32> 매립공정의기능및기능단위 156 < 표 4-33> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 158 < 표 4-34> 매립공정의상 / 하위흐름 DB 159 < 표 4-35> 매립가스포집률에따른대기배출물량과환경영향비교 167 < 표 4-36> 하수슬러지처리공정및비용데이터수집을위한설문지 ( 안 ) 168 < 표 4-37> 조사대상 3개혐기성소화시설의특징비교 171 < 표 4-38> 메탄화공정의기능및기능단위 172 < 표 4-39> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 173 < 표 4-40> 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정의상 / 하위흐름 DB 174 < 표 4-41> 퇴비화기본프로세스의개요 179 < 표 4-42> 소화슬러지의유기물함량 180 < 표 4-43> 부숙토원료기준 181 < 표 4-44> 부숙토제품기준 181 < 표 4-45> 퇴비화조사대상시설의개요 182 < 표 4-46> 퇴비화공정의기능및기능단위 182 < 표 4-47> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 183 < 표 4-48> 퇴비화공정의상 / 하위흐름 DB 184 < 표 4-49> 하수오니의대표적화학조성 189 < 표 4-50> 시멘트원료로재활용하고있는하수슬러지의성분 ( 대표예 ) 190 < 표 4-51> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 조사대상시설개요 191 < 표 4-52> 건설자재화공정의기능및기능단위 191 < 표 4-53> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 192 < 표 4-54> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정의상 / 하위흐름 DB 193 -xxx-

35 < 표 4-55> 해양배출조사대상시설의개요 200 < 표 4-56> 해양배출공정의기능및기능단위 201 < 표 4-57> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 202 < 표 4-58> 해양배출공정의상 / 하위흐름 DB 202 < 표 4-59> 슬러지소각조사대상시설의개요 209 < 표 4-60> 소각공정의기능및기능단위 210 < 표 4-61> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 211 < 표 4-62> 하수슬러지원소조성 212 < 표 4-63> 소각공정의상 / 하위흐름 DB 212 < 표 4-64> 슬러지매립조사대상시설의개요 218 < 표 4-65> 매립공정의기능및기능단위 219 < 표 4-66> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 221 < 표 4-67> 매립공정의상 / 하위흐름 DB 221 < 표 4-68> 매립가스포집률에따른대기배출물량과환경영향 ( 하수슬러지 ) 227 < 표 4-69> 음식물류폐기물의영양소함량 229 < 표 4-70> 육성돈에의한남은음식물의일반영양소소화율 (%) 229 < 표 4-71> 육성돈에의한남은음식물의가소화영양소함량 (%, kcal /g) 230 < 표 4-72> 배합사료생산조사대상시설개요 231 < 표 4-73> 육성돈배합사료배합비 ( 예 ) 231 < 표 4-74> 동물사료제조시설에서의원단위별폐수량및오염물질량 233 < 표 4-75> 옥수수생산공정의기능및기능단위 233 < 표 4-76> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 234 < 표 4-77> 유기물 1톤당비료성분량과유효성분량 236 < 표 4-78> 각종감량화의무대상사업장의음식물류폐기물퇴비의화학조성 236 < 표 4-79> 축분퇴비화조사대상시설의개요 237 < 표 4-80> 축분퇴비생산공정의기능및기능단위 239 < 표 4-81> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 240 < 표 4-82> 스팀사용조사대상시설개요 241 < 표 4-83> 스팀에너지생산공정의기능및기능단위 242 < 표 4-84> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 242 < 표 4-85> 시멘트생산공정의기능및기능단위 244 < 표 4-86> 시멘트제조공정개요 244 -xxxi-

36 < 표 4-87> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 245 < 표 4-88> 악취농도 (1 차,2 차결과, 부지경계선에서측정 ) 247 < 표 4-89> 악취의발생원대책 ( 안 ) 249 < 표 4-90> 일반적인악취제거방법 249 < 표 4-91> 일본악취방지법에서지정한 22 가지악취물질의악취제거방법및적용가능성 250 < 표 4-92> 수송공정의기능및기능단위 252 < 표 4-93> 수송 DB 별연료소비량비교 255 < 표 5-1> 영향범주별정규화및가중치부여인자 256 < 표 5-2> 국내재활용및폐기단계 LCIDB 구축현황 266 < 표 6-1> 비용편익분석관련지침 278 < 표 6-2> 외국의환경가치적용사례 279 < 표 6-3> 음식물류폐기물자원화사업의경제성평가결과 283 < 표 6-4> 음식물류폐기물자원화의경제성 285 < 표 6-5> 경제성분석 (B/C) 사업비의구성및세부내역 295 < 표 6-6> 추정대상환경오염비용의종류 296 < 표 6-7> 음식물류폐기물의자원화에따른환경영향 297 < 표 6-8> 수거원가분석을위한원가구성요소 298 < 표 6-9> 지역유형별소요장비및소요인력 299 < 표 6-10> 노무비및복리후생비 300 < 표 6-11> 수거차량의감가상각비산정기준과 1대당감가상각비 300 < 표 6-12> 수거차량의주연료비및잡품비 301 < 표 6-13> 차량관련제세공과금 301 < 표 6-14> 음식물류폐기물적환비용 302 < 표 6-15> 지역유형별수거원가 303 < 표 6-16> 수송차량의감가상각비산정기준과 1대당감가상각비 304 < 표 6-17> 음식물류폐기물수송비 (1 일 2회 ) 304 < 표 6-18> 음식물류폐기물처리원가부문의원가구성요소 306 < 표 6-19> 음식물류폐기물건식사료화비용 308 < 표 6-20> 음식물류폐기물습식사료화비용 309 -xxxi-

37 < 표 6-21> 음식물류폐기물퇴비화비용 310 < 표 6-22> 음식물류폐기물혐기성소화비용 311 < 표 6-23> 음식물류폐기물하수병합처리비용 312 < 표 6-24> 음식물류폐기물소각비용 313 < 표 6-25> 음식물류폐기물매립비용 314 < 표 6-26> 음식물류폐기물처리방법별투자비 / 운영비비교 315 < 표 6-27> 음식물류폐기물조정운영비용 317 < 표 6-28> 남은음식물처리방법별시설운영비분석결과 317 < 표 6-29> 내용년수에따른처리원가비교 ( 할인율 5%) 318 < 표 6-30> 시설별용량별시설투자비및운영비비교 320 < 표 6-31> 음식물류폐기물처리방법별비용종합 ( 수거운반비포함 ) 322 < 표 6-32> 음식물류폐기물자원화방법별경제성비교 323 < 표 6-33> 초기투자비비용산출기준 325 < 표 6-34> 유지관리비비용산정기준 325 < 표 6-35> 하수슬러지퇴비화비용 326 < 표 6-36> 하수슬러지시멘트원료화비용 327 < 표 6-37> 하수슬러지해양배출비용 328 < 표 6-38> 하수슬러지소각비용 328 < 표 6-39> 하수슬러지매립비용 329 < 표 6-40> 하수슬러지처리방법별처리원가비교 330 < 표 6-41> 하수슬러지처리단가비교 330 < 표 6-42> 슬러지처리및자원화시설의설치비용및운영비용의비교 330 < 표 6-43> 하수슬러지처리방법별개략공사비 332 < 표 6-44> 부숙토복토재사용편익 332 < 표 7-1>EU 각국의 BMW 구분및분리수거체계 334 < 표 7-2>EU LandfilDirective 에의한생분해성폐기물의매립저감목표 335 -xxx i-

38 그림목차 < 그림 1-1> 연구수행체계 5 < 그림 1-2> 연구수행흐름도 6 < 그림 2-1> 음식물류폐기물사료화방법의구분및개요도 10 < 그림 2-2> 음식물류폐기물사료화표준공정 12 < 그림 2-3> 음식물류폐기물퇴비화방법의구분 13 < 그림 2-4> 음식물류폐기물퇴비화표준공정 14 < 그림 2-5> 지렁이퇴비화방법의개요도 14 < 그림 2-6> 하수병합처리시설의표준공정안 16 < 그림 2-7> 음식물류폐기물탄화시설의공정도예 17 < 그림 2-8> 삼성에버랜드음식물류폐기물처리시설공정도 18 < 그림 2-9> 하수슬러지처리현황 21 < 그림 2-10> 유럽각국의폐수처리슬러지, 발생량, 예측량 25 < 그림 2-11>EEA 회원국하수슬러지처리량 (1998) 25 < 그림 3-1> 전과정평가개념도 61 < 그림 3-2>LCA 구성요소및수행절차 63 < 그림 3-3> 일반적시스템경계선정모식도 63 < 그림 3-4> 전과정목록분석절차 64 < 그림 3-5> 단위공정및주요데이터범주 65 < 그림 3-6> 단위공정작성사례 65 < 그림 3-7> 물질수지 (MaterialBalance) 점검 66 < 그림 3-8> 용수수지 (WaterBalance) 점검 66 < 그림 3-9> 전과정영향평가의일반적인절차 67 < 그림 3-10> 분류화단계모식도 68 < 그림 3-11> 특성화단계모식도 72 < 그림 3-12> 음식물류폐기물전과정평가시스템경계 83 -xxxiv-

39 < 그림 4-1>LCA 소프트웨어를이용한상위흐름연결사례 85 < 그림 4-2>AA 건식사료화시설의처리공정도 89 < 그림 4-3>AB 건식사료화시설의처리공정도 91 < 그림 4-4>AC 건식사료화시설의처리공정도 92 < 그림 4-5> 음식물류폐기물을이용한건식사료화공정의시스템경계도 94 < 그림 4-6>AA 건식사료화의특성화결과 96 < 그림 4-7>AA 건식사료화의가중치부여결과 97 < 그림 4-8>AB 건식사료화의특성화결과 98 < 그림 4-9>AB 건식사료화의가중치부여결과 98 < 그림 4-10>AC 건식사료화의특성화결과 99 < 그림 4-11>AC 건식사료화의가중치부여결과 100 < 그림 4-12> 건식사료화의공정종합비교 101 < 그림 4-13>AD 습식사료화시설의처리공정도 103 < 그림 4-14>AE 습식사료화시설의처리공정도 104 < 그림 4-15>AF 습식사료화시설의처리공정도 104 < 그림 4-16> 음식물류폐기물을이용한습식사료화공정의시스템경계도 106 < 그림 4-17>AD 습식사료화의특성화결과 107 < 그림 4-18>AD 습식사료화의가중치부여결과 108 < 그림 4-19>AE 습식사료화의특성화결과 109 < 그림 4-20>AE 습식사료화의가중치부여결과 110 < 그림 4-21>AF 습식사료화의특성화결과 111 < 그림 4-22>AF 습식사료화의가중치부여결과 111 < 그림 4-23> 습식사료화의공정종합비교 112 < 그림 4-24>AG 퇴비화시설의처리공정도 114 < 그림 4-25>AH 퇴비화시설의처리공정도 116 < 그림 4-26>AI 퇴비화시설의처리공정도 117 < 그림 4-27> 음식물류폐기물을이용한퇴비화공정의시스템경계도 119 < 그림 4-28>AG 퇴비화의특성화결과 121 < 그림 4-29>AG 퇴비화의가중치부여결과 121 < 그림 4-30>AH 퇴비화의특성화결과 122 < 그림 4-31>AH 퇴비화의가중치부여결과 123 < 그림 4-32>AI 퇴비화의특성화결과 124 -xxxv-

40 < 그림 4-33>AI 퇴비화의가중치부여결과 124 < 그림 4-34> 퇴비화공정의종합비교 125 < 그림 4-35>AJ 혐기성소화시설의처리공정도 128 < 그림 4-36>AK 혐기성소화시설의처리공정도 129 < 그림 4-37> 혐기성소화공정도 131 < 그림 4-38>AJ 혐기성소화의특성화결과 133 < 그림 4-39>AJ 혐기성소화의가중치부여결과 134 < 그림 4-40>AK 혐기성소화의특성화결과 134 < 그림 4-41>AK 혐기성소화의가중치부여결과 135 < 그림 4-42> 혐기성소화공정의종합비교 136 < 그림 4-43>AL 하수병합처리시설의공정도 138 < 그림 4-44>AM 하수병합처리시설의공정도 139 < 그림 4-45> 하수병합공정도 141 < 그림 4-46>AL 하수병합의특성화결과 143 < 그림 4-47>AL 하수병합의가중치부여결과 143 < 그림 4-48>AM 하수병합의특성화결과 144 < 그림 4-49>AM 하수병합의가중치부여결과 145 < 그림 4-50> 하수병합공정의종합비교 146 < 그림 4-51> 소각설비의공정도 147 < 그림 4-52> 소각공정의시스템경계도 148 < 그림 4-53>AN 소각의특성화결과 151 < 그림 4-54>AN 소각의가중치부여결과 151 < 그림 4-55>AO 소각의특성화결과 152 < 그림 4-56>AO 소각의가중치부여결과 153 < 그림 4-57>AP 소각의특성화결과 154 < 그림 4-58>AP 소각의가중치부여결과 154 < 그림 4-59> 소각공정의사업장별종합비교 155 < 그림 4-60> 매립공정의시스템경계 157 < 그림 4-61>AQ 매립지의공정모식도 157 < 그림 4-62>AQ 매립공정의특성화결과 160 < 그림 4-63>AQ 매립공정의가중치부여결과 161 < 그림 4-64>AR 매립공정의특성화결과 162 -xxxvi-

41 < 그림 4-65>AR 매립공정의가중치부여결과 162 < 그림 4-66>AS 매립공정의특성화결과 163 < 그림 4-67>AS 매립공정의가중치부여결과 164 < 그림 4-68> 매립공정의대상사업장별종합비교 165 < 그림 4-69> 음식물류폐기물 1kg 매립시발생되는매립가스량 166 < 그림 4-70> 포집률에따른매립가스대기배출량 ( 음식물류폐기물 ) 166 < 그림 4-71> 매립가스포집률에따른환경영향평가 167 < 그림 4-72> 슬러지처리과정 169 < 그림 4-73> 하수슬러지전과정평가의시스템경계 170 < 그림 4-74> 메탄화공정도 173 < 그림 4-75>BA 메탄화의특성화결과 174 < 그림 4-76>BA 메탄화의가중치부여결과 175 < 그림 4-77>BB 메탄화의특성화결과 176 < 그림 4-78>BB 메탄화의가중치부여결과 176 < 그림 4-79>BC 메탄화의특성화결과 177 < 그림 4-80>BC 메탄화의가중치부여결과 178 < 그림 4-81> 메탄화처리공정의대상사업장별비교 178 < 그림 4-82> 슬러지지렁이퇴비화공정도 182 < 그림 4-83> 지렁이퇴비화공정도 183 < 그림 4-84>BD 퇴비화의특성화결과 184 < 그림 4-85>BD 퇴비화의가중치부여결과 185 < 그림 4-86>BE 퇴비화의특성화결과 186 < 그림 4-87>BE 퇴비화의가중치부여결과 186 < 그림 4-88>BF 퇴비화의특성화결과 187 < 그림 4-89>BF 퇴비화의가중치부여결과 188 < 그림 4-90> 퇴비화공정의대상사업장별비교 188 < 그림 4-91> 시멘트생산공정도 190 < 그림 4-92> 하수슬러지시멘트원료화공정도 190 < 그림 4-93> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정도 192 < 그림 4-94>BG 건설자재화의특성화결과 194 < 그림 4-95>BG 건설자재화의가중치부여결과 194 < 그림 4-96>BH 건설자재화의특성화결과 195 -xxxvi-

42 < 그림 4-97>BH 건설자재화의가중치부여결과 196 < 그림 4-98>BI 건설자재화의특성화결과 197 < 그림 4-99>BI 건설자재화의가중치부여결과 197 < 그림 4-100> 건설자재화공정의대상사업장별비교 198 < 그림 4-101> 하수슬러지해양배출공정도 198 < 그림 4-102> 해양배출가능해역 199 < 그림 4-103>BJ 해양배출의특성화결과 203 < 그림 4-104>BJ 해양배출의가중치부여결과 204 < 그림 4-105>BK 해양배출의특성화결과 205 < 그림 4-106>BK 해양배출의가중치부여결과 205 < 그림 4-107>BL 해양배출의특성화결과 206 < 그림 4-108>BL 해양배출의가중치부여결과 207 < 그림 4-109> 해양배출처리공정의대상사업장별비교 208 < 그림 4-110>BM 슬러지소각시설공정도 210 < 그림 4-111>BM 슬러지소각의특성화결과 213 < 그림 4-112>BM 슬러지소각의가중치부여결과 214 < 그림 4-113>BN 슬러지소각의특성화결과 215 < 그림 4-114>BN 슬러지소각의가중치부여결과 215 < 그림 4-115>BO 슬러지소각의특성화결과 216 < 그림 4-116>BO 슬러지소각의가중치부여결과 217 < 그림 4-117> 슬러지소각공정의대상사업장별비교 217 < 그림 4-118> 매립공정의시스템경계 220 < 그림 4-119>BP 슬러지매립공정의특성화결과 222 < 그림 4-120>BP 슬러지매립공정의가중치부여결과 223 < 그림 4-121>BQ 슬러지매립공정의특성화결과 224 < 그림 4-122>BQ 슬러지매립공정의가중치부여결과 224 < 그림 4-123>BR 슬러지매립공정의특성화결과 225 < 그림 4-124>BR 슬러지매립공정의가중치부여결과 225 < 그림 4-125> 매립공정의대상사업장별종합비교 226 < 그림 4-126> 포집률에따른매립가스대기배출량 ( 하수슬러지 ) 227 < 그림 4-127> 포집률에따른매립가스대기배출의환경영향 ( 슬러지 ) 228 < 그림 4-128> 동물사료제조공정도및폐수발생원 232 -xxxv i-

43 < 그림 4-129> 옥수수제조공정의가중치부여결과 234 < 그림 4-130> 축분퇴비생산공정의가중치부여결과 240 < 그림 4-131> 스팀생산공정의가중치부여결과 243 < 그림 4-132> 시멘트생산공정의가중치부여결과 245 < 그림 4-133> 악취물질의농도및처리유량에따른적용가능기술 251 < 그림 4-134> 수송시스템경계 253 < 그림 4-135> 수송 DB 별환경부하비교 255 < 그림 5-1> 음식물폐기물처리공정별환경영향비교 257 < 그림 5-2> 음식물폐기물처리공정별공정배출물환경영향 258 < 그림 5-3> 음식물폐기물처리공정별에너지사용환경영향비교 259 < 그림 5-4> 하수슬러지처리공법별환경성비교 262 < 그림 5-5> 하수슬러지처리공정별공정배출물환경영향 263 < 그림 5-6> 공정별에너지사용량에의한환경영향 264 < 그림 5-7> 옥수수와옥수수전분의환경영향비교 265 < 그림 5-8> 상위흐름이공정전체에미치는영향 265 < 그림 5-9> 잔재물소각하위흐름비교분석 267 < 그림 5-10> 음식물류폐기물처리공정의잔재물소각하위흐름변경에따른비교 268 < 그림 5-11> 슬러지처리공정의잔재물소각하위흐름변경에따른비교 268 < 그림 5-12> 잔재물매립하위흐름비교 269 < 그림 6-1> 경제성평가의시행절차 273 < 그림 6-2> 환경정책의비용 / 편익경로 275 < 그림 6-3> 경제성평가흐름도 286 < 그림 6-4> 음식물류폐기물처리방법별평균운영비용 ( 원 / 톤 ) 316 < 그림 6-5> 음식물류폐기물처리방법별평균처리단가비교 ( 원 / 톤 ) 318 -xxxix-

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45 ㅇ연구명 : 유기성폐기물처리방법별환경성및경제성평가 ㅇ연구기간 : ~ ( 계약일로부터 300 일 ) 제1장연구의개요 1.1 연구추진배경및필요성 배경음식물류폐기물등유기성폐기물에대한적절한관리는전세계각국가별로중요한환경문제중하나로인식되고있는것이현실이다. 특히유럽연합 (EU) 각국가들은 1999 년제정된 EU 의매립법령에의한생분해가능한폐기물 (BiodegradableMunicipalWaste;BMW) 의단계적인매립저감규정하에분리수거및재활용, 처리를위한규제마련및기술개발을활발히추진중에있다. 우리나라에서는매립지확보난을타개하고유효자원의재활용을촉진하기위해 2005 년 1월 1일부터시단위이상지역에서음식물류폐기물의직매립이금지되었다. 이에대비해 1998 년부터음식쓰레기감량 자원화기본계획이추진되었고, 이에따라추진된자원화정책에의해음식물류폐기물의재활용률이 1997 년 9.7% 에서 2003 년 67.7% 로비약적인증가경향을보이고있다. 슬러지에관해서는 2001 년 1월 1일부터직매립을금지하였으나, 지자체에서법개정에대응할수있도록함수율 75% 이하로고도탈수한슬러지에한하여육상매립을 2003 년 6월말까지한시적으로허용한바있으며, 이런일련의과정에서매립에의한처리가감소하고대신처리비용이상대적으로저렴한해양배출처리가늘어나고있다. 하지만향후, 폐기물의해양배출을규제하는런던협약의 '96 개정의정서가발효되면해양배출량은급격히감소될것으로예상되며, 이후부터는전량육상에서처리해야할것으로예상된다. 우리나라도 2003 년 10 월제25 차런던협약당사자회의에서가까운장래에가입할계획임을재표명하였다주1). 이와같이음식물류폐기물직매립금지, 슬러지의해양배출기준강화등에대비주1) 환경부지구환경담당관실 (2004), 런던협약제25 차당사국회의참가결과, 환경부홈페이지 / 부서마당 / 국제협력관실 / 지구환경 ( 담 )/ 자료목록 / 국제환경협약 / 런던협약 -1-

46 폐기물해양배출관련국제협약 런던협약 : 폐기물및기타물질의투기에의한해양오염방지에관한협약 1972 <ConventiononthePreventionofMarinePolutionbyDumpingofWastesand OtherMater,1972> 협약채택배경 : 선진공업국들의대규모해양배출로인한해양오염심화등 적용범위 : 투기에의한해양오염행위 채택및발효 : / 발효 :1975.8( 협약담당기구 -IMO) 가입국 :79 개국 ( 우리나라 :`93.12 가입 / `94.1 발효 ) `96 의정서 (Protocol) 채택배경 :1972 협약이후해양배출오염원의증대및협약이행규정미비등으로런던협약의효율성문제제기 -`90( 제 13 차 ) 및 `92( 제 15 차 ) 당사국회의에서개정논의및일정합의 -`96.10: 외교회의 (Diplomaticconference, 런던 ) 에서의정서채택 주요개정내용 :negativelistsystem positivelistsystem 으로전환 '72 런던협약 '96 개정의정서 열거한물질의해양배출금지 -유기할로겐화합물, 수은과수은화합물, 열거물질만해양배출허용 -준설물질/ 하수오니 / 생선폐기물 또는 가 카드뮴과카드뮴화합물, 지속성플라스틱류원유와그폐기물, 방사성폐기물, 생물 화학전을위하여생산한물질 공공정발생물질 / 선박등해상인공구조물 / 불활성무기질지질물질 / 천연성유기물질 / 고립된작은섬발생폐기물등 가입국 :21 개국 ( 기준 ) 발효요건 :26 개국가입일로부터 30 일이경과되는날 자료 : 환경부지구환경담당관실 (2005), 제 26 차런던협약당사국회의참가결과, 환경부홈페이지 / 부서마당 / 국제협력관실 / 지구환경 ( 담 )/ 자료목록 / 국제환경협약 / 런던협약 하기위해다른처리방법이나기술등에대해환경성및경제성을종합평가하여비 용효과적인유기성폐기물종합관리체계를구축할필요가있다 필요성음식물류폐기물등유기성폐기물에대해직매립을금지하고, 소각처리등은주민반대등으로신규시설을건립한다거나음식물류폐기물을혼합소각하는등의정상적인운영이어렵다. 결국, 대부분의음식물류폐기물은재활용대상으로관리할수밖에없으며, 하수슬러지는해양배출로의의존도가더욱심화되고있는실정이나육상처리방안에대한연구가필요하다. 이와같이매립지확보난을타개하고음식물류폐기물직매립금지및하수슬러 -2-

47 지해양배출규제강화정책이원활히이루어지도록친환경적인방향을제시할필요가있다. 이에유기성폐기물처리방법별 ( 사료화, 퇴비화, 메탄화, 소각, 매립등 ) 로전과정에걸친환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하여국가적차원에서유기성폐기물의종합적관리기반을구축하고, 정책결정을위한기초자료를확보하는것이필요하다. 21 세기지속가능한개발을전제로한국제적환경규제강화에대응하기위하여 OECD 를비롯한주요선진국에서는환경정책수립시의사결정지원을위한다양한환경평가기법을도입하고있다. 구체적으로, 오염배출의최소화, 폐기물재활용및자원화, 공정의환경친화성향상등의목적을종합적으로지원할수있는평가기법들과의사결정도구들이활용되고있는실정이다. 전과정평가 (LifeCycleAssessment;LCA) 는환경영향평가 (EnvironmentalImpact Assessment), 위해성평가 (Risk Assessment), 비용편익분석 (CostBenefitAnalysis) 등과함께대표적인의사결정도구중의하나로,ISO 시리즈의기술적근간을이루고있어다른기법에비해국제적으로중요성이더욱강조되고있는기법이다. 환경부, 산업자원부등에서구축해온기초소재및국가기반사업에대한환경데이터베이스를기초로유기성폐기물처리방법별데이터베이스를구축하여, 환경영향을최소화하고환경비용절감을도모할수있는유기성폐기물관리를위한기술적이고체계적인평가를통한유기성폐기물종합관리를위한정책적, 제도적의사결정지원도구로서의활용방안을모색할필요가있다. 1.2 연구의목적 본연구의목적은유기성폐기물의처리방법 ( 사료화, 퇴비화, 메탄화, 소각, 매립등 ) 별로전과정에걸친목록 (inventory) 을작성하고, 환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하여국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한기초자료를확보하고자하는것이다. -3-

48 1.3 연구의범위및내용본연구는 유기성폐기물종합관리기술구축 연구중 1차년도의 유기성폐기물처리실태및특성조사 자료를바탕으로유기성폐기물종합관리방안구축을위해유기성폐기물처리방법별로환경성과경제성을평가하는것이다. 본연구에서는유기성폐기물중음식물류폐기물과하수슬러지를대상으로연구를수행하였다. 내용적범위는전과정평가절차에따르며, 크게다음과같다. 1 유기성폐기물처리방법별전과정평가방법개발 2 유기성폐기물처리방법별전과정목록분석 3 유기성폐기물처리방법별전과정영향평가 4 유기성폐기물처리방법별전과정해석수행 5 유기성폐기물처리방법별경제성평가 첫째, 유기성폐기물처리방법별전과정평가방법개발이다. 관련참고문헌및선행연구결과물을조사하고, 해외연구사례를벤치마킹함으로써, 전과정평가절차를수립하고, 연구의목적및범위설정, 대상시스템및시스템경계를설정하였다. 둘째, 유기성폐기물처리방법별전과정목록 (LifeCycleInventory;LCI) 분석이다. 유기성폐기물처리시스템을분석하여공정흐름도를작성하고단위공정을결정하였다. 대상시스템에대한데이터설문조사및실험분석을통해대상시스템내부, 외부데이터를수집하였다. 수집데이터를계산하고, 물질수지, 에너지수지, 용수수지의점검등을통한검증을실시하였다. 필요시할당작업과함께투입물에대한상위흐름을연결하여처리방법별로전과정목록을작성하고, 각종문헌정보, 유사공정데이터와비교검토를실시하였다. 셋째, 유기성폐기물처리방법별전과정영향평가 (Life Cycle ImpactAssessment; LCIA) 이다. 기구축된국내외 LCIDB 와 LCA 전용소프트웨어 ( 시마프로 6.0 등 ) 를이용하여분류화, 특성화및가중치부여단계까지전과정에대한영향평가를수행하였으며, 자원고갈, 지구온난화등 8개영향범주에대한환경측면의주요요인을규명하였다. -4-

49 넷째, 유기성폐기물처리방법별전과정해석수행이다. 공정별총환경영향과함께공정배출물및에너지사용에따른환경영향을처리공정별로비교하고주요요인을도출하였으며, 처리공정에서생산된사료, 퇴비등처리산물의환경영향회피효과를비교, 분석하였다. 투입 배출물의상위및하위흐름연결에따른민감도를분석하여전과정평가결과에대한검증을실시하였다. 필요시연결하여사용할수있게수송공정, 잔재물매립및소각공정등일부하위흐름데이터베이스를분리하여특정시설의가동률또는수송거리의증감, 잔재물처리방식의변경등처리공정안팎의변화에따른잠재적환경영향을쉽게분석할수있게하였다. 다섯째, 유기성폐기물처리방법별경제성평가이다. 경제성평가구성항목을결정하고, 환경성평가대상시스템을대상으로설문조사를통해구성항목별비용을산정하였다. 전과정평가단계별방법론은제3장의유기성폐기물처리방법별전과정평가방법개발에서상세히설명하고있다. 1.4 연구추진전략및방법 본연구는서울시립대부설도시과학연구원이주관연구기관이되고,( 주 ) 에코아이 가공동연구기관으로참여하여공동연구를수행하였다. 환경부 서울시립대부설도시과학연구원 연구자문위원회 폐기물처리업체 국립환경과학원 ( 자원순환과 ) 에코아이 관련자치단체 < 그림 1-1> 연구수행체계 -5-

50 본연구는유기성폐기물관계전문가, 전과정평가전문가및유기성폐기물관련정책수립담당자로구성된자문단을구성하여착수 중간 2회 최종보고회개최와동시에자문회의를통해의견수렴과정을거쳐내용을조정 보완하였다본연구의추진체계는 < 그림 1-2> 와같다. 연구내용 목적및범위설정 LCA 개요 LCA 목적설정 연구범위설정 - 기능단위 시스템경계등 연구방법 관련참고문헌및선행연구결과물조사 해외벤치마킹사례분석 ( 해외출장 ) 대상시스템선정 : 유기성폐기물처리방법별 3 개시설, 종류별대체재생산시스템 3개시설 시스템경계설정 : 배출, 수집운반, 적환, 처리공정, 잔재물처리, 생산물유통포함 전과정목록분석 공정흐름도작성 대상시스템내부, 외부데이터수집 데이터검증 데이터계산 전과정목록분석 유기성폐기물처리시스템분석 데이터설문지포맷개발 -대상시스템설문조사 물질수지, 에너지수지, 용수수지를점검하여검증실시 이론및문헌정보, 유사공정데이터와비교검토실시 전용소프트웨어이용, 할당고려 연구협의 자문회의등을통한의견수렴 -연구협의 :1 回 / 月 -연구자문 :4 回 전과정환경영향평가 분류화 특성화 영향범주 : 자원고갈, 지구온난화, 산성화, 인간독성 LCA 전문소프트웨어나문헌에 DB 화 경제성평가 민감도분석 주요요인도출 시나리오별환경성 경제성분석 구성항목결정 데이터설문지포맷개발 - 대상시스템설문조사 경제성평가방법적용 전과정해석 민감도분석 주요요인도출 시나리오별환경성 경제성분석 각업체별, 처리방법별데이터간상호검증 연구협의 자문회의등을통한의견수렴 - 연구협의 :1 回 / 月 - 연구자문 :4 回 < 그림 1-2> 연구수행흐름도 -6-

51 1.5 연구의기대효과및활용방안본연구를통해유기성폐기물 ( 음식물류폐기물, 하수슬러지 ) 의각종처리및재활용에대한자원및에너지소비량, 이산화탄소배출량, 산성화원인오염물질등에대한 LCI 의데이터베이스 (DB) 가구축되고유기성폐기물처리의전과정일람표 (profile) 를확보하였고, 유기성폐기물의처리및재활용방법에대한환경부하및경제성의비교우선순위를알수있게되었다. 따라서중앙정부, 지방자치단체와폐기물배출업체가폐기물관리법의유기성폐기물의직매립금지규정시행과런던협약의 96 의정서발효에대비하기위한대책을수립할때동연구결과를활용하여실행가능성이높은유기성폐기물의재활용및처리방법을선택할수있을것으로기대된다. 또한지역의사료, 퇴비의수요량과시멘트소성로보유업체의현황, 소각시설의여유용량등의여건, 인근지방자치단체와의연계처리가능성과동연구결과에의한환경부하, 경제성을종합적으로고려하여친환경적이고비용효과적인유기성폐기물처리체계를구축함으로써환경오염저감과처리비용절감에도기여할것으로기대된다. 이와아울러 2005 년 2월 16 일정식발효된기후변화협약교토의정서에대응하기위해 LCA 를통한유기성폐기물처리방법별지구온난화기여도를평가할수있을것이다. 또한, 본연구방법론을다른유기성폐기물처리방법들에도적용하여체계적이고객관적인평가를수행함으로써환경영향의최소화를도모하고, 유기성폐기물종합관리를위한정책적, 제도적의사결정지원도구로활용할수있을것이다. -7-

52 제2장유기성폐기물처리현황 2.1 음식물류폐기물처리현황 음식물류폐기물발생및처리량음식물류폐기물은 2003 년말현재전국에서 11,398 톤 / 일이발생 배출되고있으며, 이중약 67.7% 인 7,718 톤 / 일이재활용되고있다. 분리수거된음식물류폐기물은지자체에의해자원화시설로회수 운반되어퇴비, 사료등과같은자원화제품으로생산되어축산농가혹은일반농가에공급되고있으나, 분리수거되지않은음식물류폐기물은일반생활계폐기물과같이소각또는매립처리되고있다. < 표 2-1> 분리배출된음식물류폐기물의처리내역 처리내역재활용 / 비재활용 / 발생량분리배출량구분매립소각재활용발생량분리배출 톤 / 일 % 서울 2, , , 부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 2, , 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 전국 11, , , , 자료 : 환경부 (2004), 2003 전국폐기물발생및처리현황 -8-

53 2.1.2 처리방법및공정음식물류폐기물재활용시설의종류에는 ( 건식, 습식, 발효 ) 사료화시설, 퇴비화시설, 혐기성분해 ( 액비화, 가스연료화, 하수병합 ) 시설, 감량화 ( 소멸, 발효 건조, 파쇄및탈수 건조 ) 시설, 부숙토생산시설, 지렁이분변토생산시설, 기타 ( 생석회처리, 버섯재배 ) 등이있으며, 환경부 (2002) 의 음식물쓰레기자원화시설의설치 운영지침 에서제시하는재활용시설별특징을 < 표 2-2> 에나타내고, 각시설의표준공정을다음에설명하였다. < 표 2-2> 음식물류폐기물처리기술의개요 구분기술의개요 건식 사료화 발효사료화 호기성 퇴비화 혐기성 분 해 하수병합 지렁이 퇴비화 고속열풍및가온기를이용, 수분이약 15% 이하가되도록처리 열풍건조 (390 ), 진공건조 (70, 진공 ), 원적외선건조 ( 파장 750~1000 μm ), 유온탈수방법등을이용 유온탈수식의경우열매체가기름이며, 탈수후지방제거공정을거침 미생물또는효소를첨가하여, 유기물의발효를유도 발효건조 습식발효 에너지, 단백질및섬유소공급원등을적절히혼합 60 내외의온도에서미생물첨가제 ( 발효제 ) 를이용하여 24 시간정도발효과정을거친후급이 수분조절을위한부형재혼합후 30~60 내외의온도에서 24 시간발효과정을거쳐수분 70~80% 의상태에서가축급이 호기성환경에서유기물을안정화시키는기술 최종적으로퇴비물질과물, 이산화탄소를생성 미생물의신진대사반응 ( 발열반응 ) 에의해내부온도가 60~70 로증가 발열반응에의한수분증발이주된감량요인임 혐기성환경에서유기물을안정화시키는기술 산발효단계와메탄생성단계의 2 단계과정을거침 메탄을생성한후잔류물은호기성퇴비화과정을거침 음식물류폐기물을산발효단계의전처리를거친후하수처리장의소화조에투입, 농축슬러지와함께혐기성소화처리하는공정 음식물류폐기물을발효 부숙한후지렁이먹이로공급 처리후부산물은퇴비나퇴비원료로이용 증식된지렁이는판매 자료 : 환경부 (2002), 음식물류폐기물자원화시설의설치 운영지침,pp21-24 가. 사료화 음식물류폐기물사료화란음식물류폐기물을주원료로하여동물의영양섭취및 성장등에유익하게사용할목적으로사료관리법제 8 조제 2 항의규정에의하여농 -9-

54 림부령이정하는기준에적합한시설을갖추고, 사료관리법의규정에서정한사료를생산하는일련의공정을말하는것으로, 대상가축으로는 2001 년 1월 31 일 남은음식물사료반추가축급이금지 지시에따라소에게는급이가금지되었으며, 주로돼지, 오리, 닭, 개등의가축에급이되고있다. 사료화기술은열과에너지등을이용하여건조시키는건식사료화와미생물에의한유기물의발효과정에서발생하는열을이용하는방법인발효사료화로구분된다 ( 그림 2-1). 또한, 제조된제품의수분함량에따라건식사료화또는습식사료화등으로구분한다. 음식물류폐기물 저장호퍼 이물질선별 파 쇄 부형재투입 건 조 멸 균 발 효 이물질선별 이물질선별 건식사료 ( 수분함량 15%) 습식사료 ( 수분함량 70~80%) 발효사료 ( 수분함량 30%) < 그림 2-1> 음식물류폐기물사료화방법의구분및개요도 (1) 건식사료화기계적설비에의해서고속열풍및가온기를이용하여건조시키는방법으로제품의수분함량이약 15% 이하가되도록처리하는방법이다. 여기에는열풍건조방법, 진공건조방법, 원적외선건조방법, 유온건조방법등이이용되고있다. 건식사료화방법은건조에따라부피및중량이약 1/5 정도로감소되어운반및저장이용이하고, 다른사료와의혼합이쉽고유통이용이하며, 고온에의한살균공정을거쳐병원균이사멸되기때문에위생적이라는장점을갖는다. 반면, 음식물류폐기물이건조됨에따라염분함량이농축되기때문에, 가축에필요한양분을공급하기위해 -10-

55 서는단미사료나배합사료를혼합하여사용하여야한다. 1 열풍건조방법 : 남은음식물을유동층건조방식에의해 390 정도의열풍과교반에의해순간적으로건조시켜사료로이용하는방법으로선별, 건조, 분쇄공정등으로구성된다. 2 진공건조방법 : 진공상태에서압력이떨어지면, 물의비등점이낮아지는원리를이용하는방법으로수분을진공상태에서 60~70 의온도로증발건조시키는방법이다. 이건조시스템은열공급장치, 진공건조장치, 증기냉각장치로구성된다. 3 원적외선방법 : 가시광선보다긴파장 (750~1000 μm ) 을갖는원적외선가열방식을이용한방법으로원적외선가열판에서나오는복사에너지가남은음식물류폐기물만을직접가열함으로써건조되는방식이다. 4 유온건조방법 : 기름을열전달체로이용하여낮은압력상태에서고온을유지하면서수분을탈수한후다시압력을가해, 지방을추출하거나원심분리또는용해제를이용하여지방을제거하는방식으로건조하는방법이다. 매체가열풍이아닌기름이라는것이특징이다. (2) 습식사료화음식물류폐기물을신속하게수거 운반하여일정조건의살균과정을거친후수분조절을위한부형재를일정비율혼합하여수분 70~80% 의상태로급이하는방법이다. 부형재로는미강, 옥수수등이대부분이며소량의미생물및효소군이투입되는경우도있으나, 일정온도, 일정기간의발효공정을거치지않은경우발효사료화로보기보다는습식사료화로보는것이타당하다. (3) 발효사료화여러가지미생물군과효소들을발효설비에첨가함으로써음식물류폐기물내의유기물을발효시켜가축의사료로이용하는방법으로건조발효방법과습식발효방법으로구분할수있다. 1 건조발효방법 : 에너지, 단백질및섬유소공급원등을적절히혼합하고, 여러종류의유익한미생물 ( 발효제 ) 을일정규모의발효설비에적당량첨가하여 -11-

56 60 내외의온도에서 24 시간정도발효과정을거쳐가축의사료로이용하는방법이다. 2 습식발효방법 : 음식물류폐기물을신속하게수거운반하여살균과정을거친후수분조절을위한부형재를일정비율혼합한다. 이후발효제를첨가하여 30~60 내외의온도에서 24 시간발효시켜수분 70~80% 의상태에서가축에급이하는방법이다. 유통이곤란하여주로농가단위로양돈농가에서이용하고있다. (4) 사료화시설표준공정환경부에서는음식물류폐기물을처리하여사료로재활용하는공정에대해서표준공정을제시한바있으며, 그공정은다음 < 그림 2-2> 와같다. 그림과같이계량시설, 투입시설, 선별시설 (1 차 ), 파쇄시설, 가열시설, 발효 / 건조시설, 선별시설 (2 차 ), 포장시설등으로구성된다. 선별시설은주로이후후속시설의고장등을방지하기위하여파쇄시설전단에배치하는것이일반적이다. 파쇄또는분쇄된음식물류폐기물은가열시설을거치며 ( 최근사료관리법의개정으로가열시설을반드시갖추도록하고있다 ), 발효 / 건조과정을거친다. 최종적으로제품을생산하기이전에미세한이물질등을제거하기위해 2차선별과정을거치며, 포장이나비포장상태로출하되게된다. 음식물류폐기물 계량시설 투입시설 선별시설 1 차 파쇄시설 가열시설 발효 / 건조시설 선별시설 2 차 포장시설 생산제품 ( 전처리공정 ) ( 가열및발효 ( 후처리공정 ) 건조공정 ) < 그림 2-2> 음식물류폐기물사료화표준공정 나. 퇴비화 음식물류폐기물등유기성폐기물의퇴비화란오랜역사를갖는기술로서, 현재 국내에서적용되고있는퇴비화기술은유기물질을소화하는미생물의산소필요 -12-

57 유무에따라호기성퇴비화, 혐기성퇴비화로대별될수있으나, 현행법상퇴비화는협의의의미로호기성퇴비화를일컬으며혐기성퇴비화는처리공정및시설구조등기술의특성상호기성퇴비화라기보다는혐기성소화에포함된다. 반면, 또다른관점에서는혐기성퇴비화, 혐기성액비화, 하수병합, 가스연료화를포함한혐기성소화기술을광의의퇴비화의범주로포함시키는경우도있으나, 본연구에서는 음식물류폐기물처리시설의세부검사방법 에준하여퇴비화와혐기성분해를분류하여서술한다. < 그림 2-3> 에는환경부에서정리한음식물류폐기물을이용한퇴비화방법의공정개요를나타내었다. 음식물류폐기물 저장호퍼 이물질선별 파 쇄 부형재투입 발효조 ( 유산소 ) 지렁이사육 후부숙 분변토, 지렁이생산 퇴비생산 ( 호기성퇴비화 ) 분변토생산 < 그림 2-3> 음식물류폐기물퇴비화방법의구분 (1) 호기성퇴비화호기성퇴비화란음식물류폐기물중유기물을산소가존재하는상태에서호기성미생물에의해생물학적으로안정화하는과정을말한다. 이과정에서호기성미생물은유기물을분해하여최종적으로부식질인퇴비물질, 물과이산화탄소를생성한다. 호기성미생물에의해유기물이분해되는과정에서내부의온도는 60~70 로증가하 -13-

58 게되며, 이러한발열반응에의해수분증발이이루어져주된감량효과를얻게된다. 일반적으로발효조에는호기성조건을유지하기위한공기공급장치, 온도유지를위한단열보온시설, 악취제어시설, 미분해물질을반송시켜주기위한반송장치, 최종제품을안정화시키기위한부숙시설등이포함된다. 국내에서의퇴비화시설은주로호기성퇴비화에의한처리방법이채택되고있으며, 환경부에서제시한퇴비화표준공정은 < 그림 2-4> 와같다. 음식물류폐기물 계량시설 투입시설 선별시설 발효시설 후숙시설 선별시설 포장시설 저장시설 생산제품 ( 전처리공정 ) ( 발효공정 ) ( 후처리공정 ) < 그림 2-4> 음식물류폐기물퇴비화표준공정 (2) 지렁이퇴비화유기성폐기물을처리하는개념에서지렁이를이용하는기술은최근에도입된기술로서음식물류폐기물을지렁이먹이로공급하여처리한후처리된폐기물 ( 분변토 ) 을비료로서이용하고증식된지렁이는판매하는공정이다. 일반적으로음식물류폐기물을호기성퇴비화과정과같이 1개월간발효 부숙한후지렁이먹이로이용하게된다. 다음 < 그림 2-5> 에는지렁이퇴비화방법의개요도를나타내었다. 음식물류폐기물전처리 ( 발효 ) 지렁이사육상분리 선별 증식된지렁이 낚시미끼물고기먹이가축사료원료의약, 농약등의원료물질등 분변토 토지개량제탈취제화학비료, 상토등액비 미분해물 토지개량제이용또는재순환 < 그림 2-5> 지렁이퇴비화방법의개요도 -14-

59 (3) 부숙토생산부숙토생산시설이란음식물류폐기물을토지개량제또는매립시설복토제로사용할목적으로부재료등을혼합하여안정화처리하는시설을말한다. 부숙토도일종의퇴비라할수있으나, 농작물또는밭작물에사용하기에는이물질함량이다소높거나, 품질이다소떨어진다. 또한, 대상원료로사용되는음식물류폐기물의질적성상도다소떨어져신속하게안정화처리해야만하는음식물류폐기물에사용된다. 다. 혐기성소화호기성퇴비화와달리산소가존재하지않는조건에서혐기성미생물에의해음식물류폐기물중유기물을생물학적으로안정화시키는공정이다. 미생물에의한유기물의분해과정은산생성미생물에의해유기물이유기산이나각종알콜류로전환되는산발효단계와산발효산물의메탄생성균에의해최종적으로메탄, 이산화탄소, 황화수소, 암모니아등으로전환되는메탄생성단계로크게 2단계로구분된다. 이과정에서는각종가스상대사산물이외에생물학적으로안정한잔류물이얻어진다. 메탄발효과정을거쳐생산된가스는별도로포집하고, 최종적으로잔류하는발효액중 ( 음식물류폐기물 ) 슬러지는탈수하여호기성퇴비화하는것이일반적이다. 라. 하수병합하수소화조이용방법은혐기성소화방법과유사한공정으로, 음식물류폐기물을 1차적으로처리한후기존시설인하수처리장의소화조에투입하여, 농축슬러지와함께혐기성소화처리하는공정을말한다.1 차처리공정은일반적인전처리공정과마찬가지로혼합, 파쇄, 선별과정을거쳐이물질을제거한후혐기성소화의 1차반응단계인산발효과정을거친다. 산발효산물은하수처리장소화조에투입되어메탄발효과정을거쳐최종적으로메탄가스를생성하게된다. 최근에는산발효과정을생략하고전처리하여바로하수처리장소화조에투입하는방식도채용되고있다 ( 그림 2-6). -15-

60 음식물류폐기물 음식물저장선별파쇄기 조대비중물 협잡물류협잡물제거기 드럼스크린 사이클론 미세비중물 비중물 협잡물 농축조 협잡물저장 협잡물저장 농축저장조 NaOH(20%) 산발효조 NaOH 저장 NaOH(20%) 하수처리장 소화조 처 분 처 분 < 그림 2-6> 하수병합처리시설의표준공정안 마. 탄화탄화는일종의열분해기술로서, 무산소또는저산소상태에서대상물질에열을가하여분해시키는기술이다. 대부분의유기성물질들은무산소조건에서열을가하면, 고체, 액체및기체로분리되며, 그생성비율은원료의열적특성, 반응온도, 반응촉진제의종류에의해결정된다. 따라서, 열분해를할경우에는그대상물질의열적특성을조사하고, 그특성에따라고체, 액체, 기체중주로생산하고자하는부산물을결정한후, 결정된부산물의생성비율이최대가되도록반응온도를설정하거나, 반응촉진제를선택하게된다. 이때, 주로생산하고자하는부산물이고체 ( 탄화물 ) 인경우에는탄화, 액체인경우에는액화 ( 타르화 ), 기체인경우에는가스화로나눌수있다. 음식물류폐기물의열분해공정은일반적으로 400~500 의반응온도에서반응촉진제를사용하지않고운영된다. 이때생성되는부산물은탄화물이처리량의약 7%, 연소성가스가처리량의약 12% 정도생성되며, 나머지는소량의타르를포함하는폐수로발생된다. 따라서, 음식물류폐기물의열분해공정을가스화로분류할수있으나, 발생되는연소성가스는주로음식물류폐기물을건조시키거나, 열분해장치를가열하는연료로사용하기때문에, 주로생산되는산물은탄화물이라할수 -16-

61 있다. 국내에서개발중인탄화시설의일반적인공정은다음 < 그림 2-7> 에나타내었다. 수거차량에의해반입된음식물류폐기물이선별 파쇄, 수세척, 탈수공정을거쳐, 건조로와탄화장치로유입되는것이다. 건조공정은 1차건조 (150~200 ) 와 2차건조 ( 약 400 ) 로나뉘어지는데, 이과정을거쳐음식물류폐기물의함수율은약 30% 로까지감소하게된다.1 차및 2차건조를통과한음식물류폐기물은약 400~600 로유지되는탄화장치로이송되어열분해된다. 건조및탄화장치내의체류시간은각 20~40 분,10~20 분이다. 탄화장치내에서는음식물류폐기물이열분해되면서열분해가스를배출하게되는데, 적절한정제과정을거쳐, 수분과타르가제거된후외부연소장치에의해연소된다. 이때발생되는연소가스는다시탄화장치를거쳐,2 차건조로,1 차건조로를거치면서열원으로사용된후외부로배출된다. 일반적으로, 탄화시설에서외부로배출되는연소배가스에는다이옥신류와 NOx 등의대기오염물질의농도가소각방식에비해낮다고알려져있으며, 이는탄화공정이운전되는온도가염소가휘발되는온도인 700 보다낮은온도로운전되기때문으로, 염소는배출가스를통해외부로배출되지않고, 탄화물에잔류하게된다. 그러나이경우, 탄화물의염소농도에의해탄화물의사용가능성여부가판정될수도있는만큼탄화물내의염소농도와다이옥신농도등에대한폭넓은연구가진행되어야할것이다. 수거차량 호퍼 선별파쇄 수세척 5~15mm 미파쇄 탄화장치 2 차건조 1 차건조 탈수 연소성가스악취물질 차연소 열교환 응축수재이용 폐수발생 탄화물 고온연소배가스 발생가스연소 사이클론 배가스배출 ( 다이옥신, NOx 저감 ) < 그림 2-7> 음식물류폐기물탄화시설의공정도예 -17-

62 음식물류폐기물탄화시의단점으로는부산물의이용면에있어서아직명확하지않다는점을들수있다. 이는부산물을연료로서사용할경우, 품질불량 ( 고함량의회분, 낮은발열량, 품질의균질성등 ) 이우려되며, 세척 탈수 건조등의전처리가필요하다는것이다. 또한, 부산물의이용면이명확하지않으나, 토양개량제, 고형연료등으로이용이가능하다. 탄화물품질의불균일성은음식물류폐기물자체의조성이불안정하기때문으로, 이러한문제해결을위해외국의경우, 소각시설전처리로써가스화공정을두고, 발생되는소량의탄화물은소각 용융처리 (1,300~1,500 ) 하는실증사례도있다. 음식물류폐기물탄화처리의최대의이점은최종제품량이아주작으며 (90% 감용 ), 대량의수요처를확보할필요가없다는것이다. 이것은품질불량에의해소각처리등을요할경우에도배가스로빠져나가는에너지량의최소화, 소각로에서의고온안정 균일온도분포의연소, 저 CO, 저다이옥신류, 저 NOx 화, 배가스처리장치의소형화등의부수적인효과도기대할수있다. 한편산화되지않은양질의 Fe, Al 등의회수도가능하다는장점을가지고있다. 바. 버섯재배음식물류폐기물을이용한버섯재배기술은음식물류폐기물에다량함유되어있는염분에도안정성을갖는내염성버섯종균을이용하여버섯을생산하고, 버섯생산후발생되는폐배지 ( 廢培地 ) 는퇴비화산물로이용할수있는처리기술이다. 다음 < 그림 2-8> 에는개략적인음식물류폐기물을이용한버섯재배시설의처리공정예를나타낸것이다. 투입조 수분조절 ( 톱밥 ) ( 함수율 60~65%) 1,100cc 750g 자력선별파쇄배합입병 90 증기 8 시간살균 20 이하냉각 살균 & 냉각 배지탈병 버섯수확 버섯배지 : 퇴비원료로이용 ( 수분 50% 이하 ) 발아 & 생육 10~12 일간 배양 27~32 일간 버섯종균접종 내염성버섯종균이용 < 그림 2-8> 삼성에버랜드음식물류폐기물처리시설공정도 -18-

63 < 그림 2-8> 에서보는바와같이, 수거된음식물류폐기물은투입구를통해자력선별과정을거친다. 선별된음식물류폐기물은파쇄공정을거쳐작은크기의입자로파쇄되고톱밥과혼합되어약 60~65% 정도의수분함수율로조절한다. 수분조절이완료된산물은자동입병장치 ( 自動入甁裝置 ) 를통하여약 1,100cc 배양병에 750g 씩자동으로담는다. 살균및냉각공정을거치기위하여약 98 의증기를통해 8시간동안살균공정을거치게되고, 이후 20 이하로냉각하게된다. 음식물류폐기물에버섯종균을접종하기위하여내염성버섯종균을선택하여무균상태로자동접종을실시한다. 버섯종균의접종이완료되면배양실에서약 27~32 일간버섯균사를배양하고생육실로옮겨 10~12 일간균사를성장시킨다. 버섯의배양이완료되면버섯을수확하고자동탈병장치 ( 自動脫甁裝置 ) 를통하여버섯배지만을분리하여퇴비화원료로공급한다. 2.2 하수슬러지처리현황 하수슬러지발생및처리량 2003 년말현재, 우리나라 231 개하수처리장에서 6,664 톤 / 일주2) 의슬러지가발생하고있으며, 처리현황을살펴보면해양배출이약 73%, 육상매립 5%, 소각 11%, 재활용 11% 의분포를보이고있는데,2003 년 7월하수슬러지의육상직매립을금지하면서해양배출로의의존도는더욱심화되어가고있다. 소각시설에는전용소각, 생활폐기물과혼합소각이있으며, 재활용방법에는시멘트연료화, 녹생토, 지렁이퇴비화, 토양개량제등이있으나,2004 년이후조사시점에서의재활용률은더욱낮아졌다. 52 개소하수처리장에서연간전체하수슬러지발생량의 6.7% 인 151,778 톤을재이용하고있으며,2002 년도에비해재이용량은 45,154 톤이증가한것으로보고되고있다. 주 2) 연간발생된슬러지량은 2,267 천톤으로하수유입량의 0.035% 의슬러지발생 -19-

64 < 표 2-3> 하수슬러지발생및처리내역 ( 톤 / 일,2003 년말현재 ) 구분계소각매립해양배출재활용 1) 계 6, (11%) 303 (5%) 4,883 (73%) 712 (11%) 서울 1, , 부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 2, , 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 ) 퇴비화, 건설자재, 지렁이사육, 기타자료 : 환경부 (2004), 2003 하수도통계 < 표 2-4> 하수슬러지재이용현황 연도별구분계 재이용량 ( 톤 ) 퇴비화지렁이사육건설자재기타 수량 % 수량 % 수량 % 수량 % 151,778 4, , , , 처리장수 재이용량 ( 톤 ) 106,624 6, , , 처리장수 기타 : 녹생토, 토양개량제등자료 : 환경부 (2004), 03 年下水終末處理施設運營管理實態分析,p14-20-

65 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000-4,883 4,083 3, 056 1, 해양배출 3,056 4,083 4,883 매립 1, 소각 재활용 해양배출매립소각재활용 < 그림 2-9> 하수슬러지처리현황 < 표 2-5> 슬러지처리시설설치현황 지역 처리장명 적용기술 처리방법 시설용량 비고 중랑 건조 간접건조 200 서울 탄천건조직접건조 200 가동중단서남소각유동상 150 난지 소각 유동상 150 부산 해운대 혼합소각 스토커 400 경기도 충북 전남 경북 경남 성남 소각 유동상 111 안산 소각 유동상 91 광주 소각 고정상 40 양평 소각 유동상 40 과천 건조 + 소각 80 구리 소각 유동상 70 청주 소각 유동상 90 충주 건조 직접건조 120 영암 재이용 지렁이 1 장성 재이용 지렁이 1 구미 소각 유동상 200 가동중단 상주 혼합소각 스토커 48 통영 혼합소각 스토커 50 김해 혼합소각 스토커 200 고성 퇴비화 5 남해 재이용 지렁이 8 하동재이용지렁이 2 자료 : 한국상하수도협회 (2004), 하수슬러지처리및자원화방향에관한포럼,p43-21-

66 2.2.2 처리방법및공정 하수슬러지는하수처리장에서발생하여농축, 소화, 탈수를거쳐중간처리및최 종처리를하며, 처리경로는다음과같이나타낼수있다. 농축 혐기성소화 탈수 건조 매립, 토양개량제 퇴비화 토양개량제, 유해성검토후녹농지의비료 지렁이사료 지렁이사육, 토양개량제 고화 매립, 복토제 소각 매립, 소각재건설자재화 ( 벽돌, 시멘트원료 ) 용융 건설자재 ( 노반재, 경량골재, 블록 ), 매립 열분해 가스, 오일, 차르등의연료화 육상매립, 해면매립, 해양배출 < 표 2-6> 하수슬러지처리기술의개요 구분기술의개요 공기중의산소를이용하여가연성물질을연소시키는기술 최근의매립지난해소를위한폐기물의감량화, 유기물의무기물화를위한화학소각적 생물학적안정화, 잡균, 부패성물질처리를위한안정화등의처리공법 슬러지용적최초용적의 5~10% 로감소 소각후소각재의감량화와소각재안에포함된중금속등의문제를해결하기위해개발된기술용융 폐기물에고온 (1,400~2,000 ) 을가해용융시킴으로써 2차오염의우려가거의없는안정된물질을얻는기술 원료물질을무산소상태에서가열하여가스와오일 (Oil), 차르 (Char) 등으로분해함으로써필요한원료물질을얻는기술 열분해 (Pyrolysis): 산소나수증기, 고온의이산화탄소를주입하지않고간접가열에의해서탄화물질또는탄화수소물질을기체, 액체, 고체물질로분해하는것을말함열분해 가스화 (Gasification): 건류화. 탄화물질을산소나수증기, 고온의이산화탄소와반응시켜연료가스를얻는과정 액화 (Liquefaction): 연료가스보다는유기액체를얻기위한공정. 촉매수소화나먼저일산화탄소와수소의합성가스를생성시킨후촉매를이용하여메탄올, 가솔린, 중유, 기타유기액체를생산하는공정 탈수케이크에고화제를첨가하여슬러지의물리적성상, 화학적성상을개선시켜고화최종처분의작업능률의촉진, 중금속류등유해물질의무해화, 안정화를도모하는기술 유기성폐기물을토양미생물의작용에의하여호기성조건으로분해시켜안정화시키는방식 녹농지이용을주목적으로탈수케이크에통기개량제를혼합한후발효시켜안정퇴비화화시키는방식 슬러지내에중금속에의한토양오염이예상되므로중금속농도에대한분석과적절한전처리가선행되어야함 함수율 75~80% 인탈수케이크의함수율을낮추는공정으로매립이나자원화의건조전처리공정으로선택되기도함 가열방식에따라직접가열식과간접가열식으로분류자료 : 환경관리공단 (2004), 하수슬러지의효율적처리방안,pp

67 < 표 2-7> 슬러지처리 처분방안들의종합적인비교검토 구분육상매립해양배출고화퇴비화건조소각용융 감량효과적음적음적음많음보통많음많음 소요비용적음가장적음보통보통보통많음가장많음 장점 단점 일반쓰레기와같이매립가능 지가상승및민원발생으로매립지확보곤란 매립단가의현격한증가추세 매립장반입꺼려함 침출수처 리문제및지하수오염으로 2차환경오염 해안도시 매립지복 의 경우 처리비용 이저렴하 고간단함 토재등재 이용 성높음 가능 자원의유효화처리 2 차환경오염이적음 안정적처리가능 간단한처리방법 최종처분시의재이용가능성높음 폐열이용가능 감량화효과큼 재이용가능성이높음 폐열이용가능 해양오염 정상적인 상당한부 재이용이 건설비및 런던협약고화를지와시설안될경투자비에의해위해서는이필요함과대우, 비효향후에는약품비가 하수슬러 고급기술해양배출많이소요지숙성율적처의인력이전면 탈수및리방법금지될것으로예상 민원발생 약품처리공정시취기가심각함 재활용이안될경우, 비효율적인방법으로매립량증대초래 기간이김 판로개척이어려움 하수슬러지의퇴비화로의실제적용곤란 필요 2 차환경오염방지시설필요 다이옥신발생 감량효과큼 중금속이용출안됨 재활용가능성이높음 폐열이용가능 처리방안중건설비와투자비 가가장많이필요 소각에비해서도더욱고급기술인력필요 국내외적용실적빈약 검토결과 매립지추가확보가곤란하고 2001 년부터폐기물관리법에의하여유기성슬러지직매립불가 육상매립반입금지기간및소각등에의한처분방안이해결될때까지의잠정적인조치는불가피할것으로사료 근무환경의개선이요구되며재활용이안될경우, 매립지부담을가중시킬우려가있음 하수슬러지건조후경감량화, 안의성상을량시멘트, 정화, 자원보면, 유해복토재등화가가능함중금속등의의재활용함유로현시측면에서점에서는적검토할가용이곤란할치있음것으로예상 시설투자비및유지관리비가타방식에비해많이듦. 그러나감량화, 안전화, 지원화가가능함 자료 : 배재근 (2001), 슬러지처리기술,htp:// -23-

68 유럽주요국가의하수슬러지발생및처리현황을 < 표 2-8> 에나타내었으며, 처리방법에는농토재이용, 육상매립, 소각, 해양배출, 산지및재경작지사용등이있다. 전체적으로약 22% 가농업에재이용되고있으며 26% 가육상매립, 소각은 10% 이며해양배출및기타 ( 산지및제경작지 ) 로서 42% 를나타내고있다. 슬러지의녹농지재이용률이평균값인 22% 보다낮은국가들로는오스트리아, 이탈리아, 포르투칼, 터키등이었으며대부분의국가들에있어서재이용률이점차증가하고있다. < 표 2-8> 유럽주요국가의하수슬러지발생및처리현황 ( 단위 : 건조중량, 천톤 / 년,%) 국가연도발생량 처리 처분방법녹농지이용매립소각기타 오스트리아 벨기에 체코 덴마크 핀란드 프랑스 독일 , 그리스 헝가리 아이슬란드 아일랜드 이탈리아 , 룩셈부르크 네덜란드 노르웨이 폴란드 포르투갈 슬로바키아 스페인 스웨덴 스위스 터키 , 영국 , 자료 :OECD, EnvironmentalDataCompendium 2002,htp:// -24-

69 < 그림 2-10> 유럽각국의폐수처리슬러지, 발생량, 예측량 자료 :Reportfrom thecommission:implementation ofcouncildirective91/271/eec of21 May 1991 concerning urban waste water treatment, as amended by Commission Directive 98/15/EC of27february january1999.informationfrom ETC/W surveymay2000 htp://themes.eea.eu.int/environmental_issues/waste/indicators/sewage < 그림 2-11>EEA 회원국하수슬러지처리량 (1998) 자료 : ETC/W survey May 2000 and information from Member States to the Commission concerning sewage sludge treatment,november 1998,folowing directive 86/278/EEC on sewagesludge -25-

70 하수슬러지처리관련법규인 폐기물관리법 의체계에따라슬러지처리기술 을분류해보면중간처리기술과최종처리기술, 재활용기술로구분되며, 적용기술별 재활용용도를정리해보면 < 표 2-9> 와같다. < 표 2-9> 하수슬러지처리기술의분류및재활용용도 구분적용기술재활용용도 최종처리기술 매립 - 해양배출 - 중간처리기술 ( 재활용기술 ) 건조소각용융고화퇴비화연료화탄화 시멘트원료, 연료, 개량토시멘트원료, 건자재건자재시멘트원료, 건자재, 개량토개량토, 퇴비석탄대체연료제강가탄제, 흡착제등 가. 건조기술 건조기술은슬러지내에포함되어있는수분을낮출목적으로적용하는기술이며, 건조결과처리용량의감소에따른물류비용의감소, 미생물사멸에따른안정화, 열량가치향상등의효과를기대할수있다. 하지만열을이용한처리기술이기때문에건조열원의종류및건조과정에서발생하는악취문제에대한신중한검토가필요하다. 이용되는기술은슬러지를열풍과직접접촉시켜서건조하는직접건조기술과증기등의열매체에의해가열된전열면에슬러지를접촉시켜건조하는간접건조기술이있으며, 건조된슬러지는토지이용, 시멘트원료등으로재활용하거나소각, 용융등의중간처리시설에공급한다. 건조기의종류는건조기하부에위치한산기장치에서열풍을불어넣어슬러지를유동시키면서건조시키는유동상건조기 (Fluidized Bed Dryer), 회전하는수평형 -26-

71 드럼내에슬러지를투입하여열풍과접촉시키면서건조시키는드럼건조기 (Drum Dryer), 여러개의원형디스크를전열면으로이용하는디스크건조기 (DiscDryer), 디 스크와유사한패들 (Paddle) 을이용하는패들건조기 (PaddleDryer) 등이있다. (1) 유동상건조기 (FluidizedBedDryer) 건조기의상부로투입되는탈수슬러지가건조기하부에설치된파이프노즐에서분사되는열풍에의해유동되면서건조되는형식의건조기로, 건조슬러지는 1~ 1.5mm 정도의입자상으로배출되기때문에이송및재활용에매우큰이점을가지고있다. 열원으로는버너와열교환기에의한열풍및약 103~105 의수증기를동시에사용한다. 건조시보통 10% 정도의분진 ( 분말상의건조슬러지 ) 이발생되지만, 발생된분진은사이클론에서분리된후투입되는슬러지와혼합하여재투입되므로후단설비에미치는영향이적어시설의규모가다른시설에비해작다는장점이있다. (2) 드럼건조기 (Drum Dryer) 대류를이용한열풍건조방식의건조기로, 대표적인형식의건조기는약 8~10rpm 으로회전하는수평형드럼에탈수슬러지를투입하여열풍과향류로접촉시킴으로써건조시키는방식의건조기이다. 이형식의건조기중에는슬러지의이송및열풍과의접촉효율을높이기위해나선형으로배열된버켓과외부의드럼에비해상대적으로고속회전하는분산날개를드럼내부에설치하여슬러지를분쇄함으로써건조효율을높인건조기도있다. 열원으로는주로 350~400 의열풍을사용하며, 슬러지로부터분리된수분등이열풍과함께배출되므로후단설비에서이를제거해야하는부담이있으며, 이로인해설비의규모가커진다는단점이있다. (3) 디스크건조기 (DiscDryer) 슬러지건조에여러장의원형디스크와자켓을통과하는스팀의열을이용하는 건조기로간접건조방식의대표적인건조기라할수있다. -27-

72 건조효율을높이기위해여러장의디스크를촘촘히배열한관계로건조과정에서발생하는고점도의점성구간을피하기위해많은양의건조슬러지를재순환시킴에따라건조기의규모가커지고, 정전시건조중인슬러지의배출을위한비상전력설비가반드시필요하다는단점이있다. 이런단점을보완하기위해개발된경사형디스크건조기등의개량형건조기가현재소개되고있다. (4) 패들건조기 (PaddleDryer) 디스크건조기와유사하며건조기내부에디스크대신패들 (Paddle) 이부착되어있는 2개혹은 4개의축을설치하여슬러지를이송하도록하고있다. 디스크건조기와는달리캐리어가스 (CarierAir) 가많이공급되어양압 (+) 으로운전되며, 분진발생량이다소많으므로집진설비가반드시필요하다. 나. 소각기술소각기술은공기중의산소를이용하여슬러지중의가연성물질을연소시키는열적처리기술이며가연성분의연소에따른감량화및안정화, 효율적인열이용등의장점이있는기술이다. 하지만소각에따른다이옥신등의오염물질배출로인한민원발생이예상된다. 이용되는기술로는전용소각시설에서슬러지를소각하는단독소각기술과생활쓰레기등의다른폐기물과혼합하여소각하는혼합소각기술, 다른열사용플랜트의연료로이용하는기술이있으며, 소각후남는불연물은매립하거나시멘트공장의원료로공급한다. 소각시설의종류는참으로다양하지만슬러지만을전용으로소각하는시설로는여러단으로구성된수평고정상에서슬러지를소각하는다단식소각로 (Multiple HearthFurnace), 수직원통형의로내에충전된모래를가열한뒤압축공기를이용유동시키면서모래와슬러지의접촉에의해소각시키는유동상소각로 (Fluidized Bed Furnace), 완속회전 (0.5~3rpm) 하는킬른내부에서슬러지를투입하여소각시키는로터리킬른소각로 (RotaryKilnFurnace) 등이있다. -28-

73 (1) 다단식소각로 (MultipleHearthFurnace) 다단식소각로는투입슬러지의진행방향이연소공기의흐름과향류식이며, 상부에서공급된하수슬러지는여러단으로칸이나뉘어져있는수평고정상에서교반암 (Arm) 에의해교반되면서하단으로이동한다. 이때하부로부터상승해오는고온의가스와접촉하여건조, 연소되며소각재는로의하부로배출된다. 하수슬러지의로내체류시간은 1시간정도이며, 주축과교반암등고온영역에서가동되는부분이있어이부분의보호를위한냉각장치가필요하다. (2) 유동상소각로 (FluidizedBedFurnace) 유동상소각로는로내에충전되어있는가열된모래가압축공기에의해유동하면서슬러지와접촉하여자신이가지고있는열을슬러지에전달해줌으로써연소되게하는방식의소각시설로주요구성부는내화벽돌로축조된로본체와모래층, 공기분산장치, 연소실 (FreeBoard) 등이다. 최근들어슬러지의가연성분의함유량향상, 폐열회수효율증진을위한공정개발과타소각로에비해악취발생이적은이유로꾸준한증가추세를보이고있다. (3) 로터리킬른소각로 (RotaryKilnFurnace) 예로부터광물류의건조, 소성등에많이사용되어왔던형식의소각로로완속회전 (0.5~3rpm) 하는킬른에투입된슬러지는킬른내부에설치되어있는긁어올리는날개에의해조쇄, 분쇄, 교반등이이루어지면서후단으로이동하는사이에연소영역에서발생한향류의고온연소배기가스에의하여건조 ( 건조영역 :200~400 정도 ), 소각된다음잔재는고온영역 (1,100~1,300 ) 에서용융되어배출시에는입자상태의클링커로배출된다. 다. 용융기술용융기술은슬러지중의무기물을용융시켜최종처분되는물질이남지않도록하기위해적용하는기술이며, 배출되는잔재물이유리상의결정체들이므로중금속등의유해물질이함유된슬러지의안정화처리및슬래그의유효이용측면에서괄목 -29-

74 할만한효과를나타낸다. 하지만용융에이용되는열량이과다하여운영비가많이소요되고, 고온의처리과정이요구되는관계로시설설치비가많이소요된다는단점이있다. 이용되는기술은용융에이용하는열원의종류에따라화석연료를이용하는화염로방식용융기술과전기의아크열등을이용하는전기로방식용융기술이있으며, 배출되는슬래그는건축자재로주로이용된다. 용융로의종류는표면용융로, 코크스상용융로, 선회용융로등의화염로방식용융로와플라즈마용융로, 아크용융로, 전기저항식용융로, 유도가열식용융로등의전기로방식용융로가있다. (1) 표면용융로표면용융로의용융원리는건조슬러지가외통의회전에의해주연소실의원주에고르게공급하고버너에의하여표면을가열하여용융시키는방식으로건조슬러지가연소되는과정에서발생하는열에의해로내상부의벽이가열되어일종의반사로를형성하면서용융상태를유지한다. (2) 코크스상용융로코크스상용융로는함수율이 40% 정도인건조슬러지가상부에서투입되어건조및연소영역에서슬러지중의수분증발및유기물의분해연소가일어나고하부의용융영역에서는슬러지중의무기물이코크스상층을통과하면서용융되는방식의용융로이다. (3) 선회용융로선회용융로는연소보일러의사이클론원리를기초로함수율 10% 이하로건조된슬러지를직경 1mm 이하로분쇄하여연소공기와함께접선방향으로분사함으로써내벽에충돌하여선회하면서용융되도록하는방식의용융로이다. 선회용융로는슬러지중의유기물발열량을유효하게이용할수있으며고부하연소이기때문에소형화가가능하고구조가단순하여유지보수가용이할뿐아니라 -30-

75 저공기비, 다단연소로운전하기때문에 NOx 발생량을상당히저감할수있는것으 로알려져있다. (4) 플라즈마용융로플라즈마용융로는플라즈마토치 (Plasma Torch) 에서연속적이고안정된아크 (arc) 를발생시켜용융물에고밀도에너지를급속하고강렬하게주입, 용융시키는방법이다. 기본구성은플라즈마발생장치와용융로그리고배기가스처리시설, 슬래그배출설비로구성된다. (5) 아크용융로아크용융로는철강을비롯한각종물질의용융에오래전부터사용되어오던방법으로로내에서전극과용해물또는전극과전극간에발생하는아크열을이용하는방식의용융로이다. 아크용융로는타용융로에비해약간고가이지만, 최종잔재의형태, 유효이용시유해물질의불용출및적은양의배가스배출등의장점이있다. (6) 전기저항식용융로전기저항식용융로는열발생 (jouleheating) 방식용융로이며, 아크용융로와비슷하나전극이용융면에잠기면서용융된슬래그층이전기의도체가되는동시에전기저항열을발생시킨다. 따라서상부가재 (ash) 층이덮은상태가되며중금속의휘발량이적다는장점이있다. (7) 유도가열식용융로저주파와고주파유도가열방식이있으며자계를변화시켜전기전도성이있는물체 ( 슬래그 ) 에전자유도작용이일어나고자석과직각방향에서코일전류와는반대방향으로와전류가일어나면서이와전류가열에의해발열한다. 소각재는부도체이므로먼저선철을투입해일정량의용융된선철에서유도전류가발생하도록하여용융작업에들어간다. -31-

76 전자적으로교반이이루어져균일한슬래그를생산하고배기가스가적어비산재 의발생이적은장점이있다. 라. 고화기술고화기술은슬러지와같이무른성질을가진물질에고화제를첨가함으로써물리 화학적성상을개선시키는기술이며, 고화처리된생성물은상당한정도의강도를나타내기때문에최종처분시작업능률이촉진되고중금속류등유해물질의무해화, 안정화등의효과를기대할수있다. 하지만고화제의종류에따라서는고화과정에서심한악취를발생시킬수있어신중한검토가필요하다. 이용되는기술은투입되는고화제의종류에따라생석회를이용한고화, 시멘트고화, 아스팔트고화, 제강전로슬래그를이용한고화등의기술이있다. (1) 생석회를이용한고화하수슬러지에생석회를주성분으로하는고화제를소각재와함께주입하여혼합시키면흡수발열반응이일어나슬러지중의수분을화합수의형태로만들고석회자체의수화반응에의해발생하는열에의해수분이증발되며압밀이촉진되는원리를이용한방식의고화기술이다. (2) 시멘트고화보통의포틀랜드시멘트, 조강시멘트등은단기간에강도를얻기힘들며첨가량도많이필요해서잘사용하지않으며단시간에효과를얻을수있는알루미늄계특수시멘트를주로사용하고있다. 이시멘트는단시간에응결화되며동시에탈취, 유해물의흡착, 고착성등을높이는작용이있다. (3) 아스팔트고화아스팔트를혼합제로이용한아스팔트고화는슬러지를아스팔트와혼합반죽하여고화처리함으로써토질역학적강도를증가시킴과동시에유해물이용출, 확산되지않도록안정화하는방식이다. -32-

77 이방식을이용한고화물의밀도는성형전의약 2 배로감량화를도모할뿐만 아니라, 압축강도및유해물질용출도장기간안정적이다. (4) 제강전로슬래그를이용한고화본처리기술은하수슬러지의고화처리에폐기물인제강전로슬래그분말을주고화제로하고소량의생석회를보조고화제로이용하는방식이다. 현재제강공정에서다량발생하고있는제강전로슬래그는대부분이매립처분되고있으나슬래그내에일반고화제와같이 CaO 성분이다량함유되어있어이러한특성을이용한다면폐기물의재활용및경제적으로많은효과를얻을수있어많은연구가진행중에있다. 마. 퇴비화기술퇴비화기술은하수슬러지중에포함되어있는비료성분을이용하기위해분해가쉬운유기물을호기성조건하에서토양미생물에의해분해시키는기술이며, 퇴비화된슬러지는높은농업용가치를가지고있고감염성이없을뿐아니라안정화되어있기때문에악취가나지않고수분함량이 40% 정도이기때문에이용이편리하다. 또한열적처리를하지않기때문에온실가스발생이없어바람직한이용방법이라할수있다. 하지만중금속등의유해물질은거의처리되지않기때문에퇴비화이전에유해물질의농도를측정해보는것이매우중요하다. 주로이용되는방식은공기공급채널위에통기제를혼합한슬러지를둑처럼쌓은다음공급공기량, 과도한온도상승등을기계적으로관리하는자연퇴적 (Windrow) 방식퇴비화, 퇴비단 (CompostingPad) 위에통기제를혼합한슬러지를쌓아퇴비화시키는고정통풍식 (AeratedStaticPile) 퇴비화, 용기내에통기제를혼합한슬러지를투입하여퇴비화시키는통기형 (VesselSystem) 퇴비화의 3가지방식이이용된다. 바. 연료화기술 연료화기술은슬러지가가지고있는열량을연료로이용할수있는수준까지높 여서연료를만드는기술이며, 연료화된슬러지는석탄대체연료로활용되므로연 -33-

78 료수입대체효과를기대할수있다. 하지만생산된연료는연소조건이일반연료는상이할수있으므로수요처의상황, 열량을높이기위해투입하는첨가제의수급상황등을종합적으로검토할필요가있다. 이용되는기술은열량보조제로어떤것을이용하느냐에따라석탄을이용한연료화기술과플라스틱을이용한연료화기술이있다. (1) 석탄을이용한연료화석탄을혼합한연료화기술은슬러지건조시석탄분말등의첨가제를혼합함으로써슬러지의점성도를낮춘다음건조기에서건조한다음성형기를거쳐필요한규격의연료를만드는기술이며, 이기술의특징은석탄분말의첨가로슬러지의점성을낮춤으로써건조과정에서문제가되는점성구간을피한것이며, 이로인해기계적인고장을줄일수있을뿐아니라시설비및운영경비를절감하는효과를기대할수있다. (2) 플라스틱을이용한연료화폐플라스틱고형연료 (RefusePlasticFuel;RPF) 화기술은슬러지를함수율 40% 대의건조슬러지로만들어파쇄된폐플라스틱과혼합함으로써발열량이조절된 RPF 를생산하는기술이며, 이연료를발전용연료등으로직접이용하는방식의기술이다. 이기술중한가지는플라스틱을용융시키는방법으로회전날개와의마찰열 ( 약 160 ) 을이용하며, 용융상태의플라스틱은건조슬러지와의혼합성이우수해져연료제조가쉬워진다. 이후용융상태의플라스틱에물을분사하여급랭시키면 10 mm정도크기의 RPF 가생산된다. 사. 탄화기술탄화기술은저산소상태에서처리대상물질에열을가하여잔류수분및휘발분을제거함으로써고정탄소를분리해내는일종의열분해기술이며, 탄화물은악취발생물질이제거된상태이므로냄새가나지않을뿐아니라큰비표면적을가지고있어서흡음제, 탈취제등으로이용할수있다. 하지만탄화기술역시열적처리기술이기때문에효율적인열이용방안을검토할필요가있다. -34-

79 탄화과정은건조기에서함수율을 20~30% 로건조한후탄화로에넣고 400~550 의저산소상태에서 20~40 분처리하여함수율 5~8% 의탄화물을얻는다. 아. 매립일반적으로하수슬러지는주로매립지에매립하여왔다. 하수및정수슬러지는함수율을 85% 이하로탈수하여혼합비율을 1:5 로하여일반쓰레기와혼합매립을하거나, 혼합비율미확보시에는별도매립을하고있다. 그러나매립처분의경우슬러지의취급, 매립부지의확보, 침출수문제등으로점점처분의어려움을겪고있다. 슬러지는함수율이높기때문에매립에신중을기하여야한다. 슬러지매립은슬러지단독트렌치매립, 슬러지단독지역식매립, 혼합식매립으로분류할수있다. 다음은미국환경청 (EnvironmentalProtectionAgency;EPA) 에서분류하는슬러지매립방법으로개략적인설명은다음과같다. < 표 2-10> 슬러지매립방법분류 슬러지매립 슬러지단독트렌치매립 슬러지단독지역식매립 혼합식매립 좁은트렌치매립 (Narow Trench) 넓은트렌치매립 (WideTrench) 마운드형매립 (Areafilmound) 층형매립 (Areafillayer) 둑형매립 (Diked containment) 슬러지 / 쓰레기혼합매립 (Sludge/Refusemix) 슬러지 / 흙혼합매립 (Sludge/Soilmixture) (1) 슬러지단독트렌치매립트렌치매립방법은다른매립방법들보다안정화되지않았거나불충분하게안정화된슬러지에많이적용된다. 트렌치작업중에굴착된흙은복토에필요한양과비슷하게되므로별도로흙의반입이필요없는것이일반적이다. 트렌치의작업에서지하수의기반암이용이하게되도록충분한깊이라야하며, 슬러지가적재된하부와지하수, 기반암사이에는완충역할을할수있는충분한흙층이있어야한다. 또한트렌치매립방법에는트렌치폭을 3m 이하인경우는좁은트렌치로, 폭이 3m 이상인경우에는넓은트렌치로구분하고있다. -35-

80 (2) 슬러지단독지역식매립지역식매립은일반적으로슬러지를지표면위에적재한다. 굴착이필요없고슬러지가지표면아래에위치하지않기때문에지역식매립은얕은지하수또는얕은기반암인지역에서특히유용하다고알려져있다. 지역식매립은측벽의방책이취약하고장비가슬러지의상부에지지되어야하므로슬러지의안정성과지지력이상대적으로좋아야한다. 따라서, 슬러지는통상통기개량제 (bulkingagent) 가슬러지와혼합되어야하고, 또굴착이시행되지않으므로필요한많은양의흙을부지내외또는다른지역의현장에서반입하여야한다. 차수시설은트렌치매립보다는더쉽게설치가가능하며지표면에가까이지하수나기반암이위치하게때문에반드시필요하다. (3) 혼합매립 1 슬러지와쓰레기의혼합매립혼합매립의정의는쓰레기매립장에슬러지를처분하는것으로정의되어있다. 슬러지와쓰레기의혼합작업에서슬러지는매립장의쓰레기상부에투기된다. 이때가능한한슬러지와쓰레기는완전히혼합이이루어져야하는데, 혼합물은쓰레기매립장에서일상적인방법으로매립용중장비에의해포설되며, 다짐후복토하는것으로매립이진행된다. 슬러지혼합시적정량의슬러지가투입될경우일반가정쓰레기의분해율을촉진시킬수있어매립장의조기안정화효과를기대할수있는데, 이는슬러지가분해작용을하는미생물을다량포함하고있을뿐만아니라적절한수분조건을제공할수있기때문이다. 혼합매립장에서슬러지와쓰레기를혼합매립하기위해서는슬러지의고형물농도는 3% 이상이어야하며매립부지의조건은지반경사가 3% 이내이어야한다. 2 슬러지와흙의혼합매립슬러지와흙의혼합매립시흙은슬러지와혼합되고전면적에중간또는최종복토재로적용된다. 슬러지와흙의혼합매립가능조건을보면슬러지의고형물농도는 20% 이상이되어야하며, 슬러지는안정화된상태로깊거나얕은지하수, 기반암의수리적인특성을갖는다. -36-

81 제 3 장유기성폐기물처리방법별전과정평가 (LCA) 방법개발 3.1 해외연구사례벤치마킹유기성폐기물처리방법별전과정평가수행을위해국외의전과정평가연구사례를수집, 분석, 검토하였다. 유기성폐기물의배출 ( 발생 ), 수집운반 ( 적환, 수송포함 ), 처리방법 ( 사료화, 퇴비화등 ), 잔재물처리 ( 소각, 매립, 재활용등 ), 생산물 ( 사료, 퇴비등 ) 유통등의전과정에대해, 주요투입 생산물, 영향범주, 처리기술, 기능단위, 시스템경계, 가정및제한사항등에대한벤치마킹을실시하였다. < 표 3-1> 유기성폐기물부문 LCA 관련논문현황 음식물류폐기물 Sven Lundie, Gregory M. Peters Life cycle assessment of food waste managementoptions. 류영기외 4인 통합폐기물관리와전과정목록 : 아시아에서의지속가능한폐기물관리방안 구자공, 차동훈, 권동혁 경제적최적화와약식전과정평가를이용한대전광역시의경경불이 ( 經境不二 ) 적생활폐기물관리모델의개발 M.Fehretal.2002.Thebasisofapolicyforminimizingand recyclingfood waste. 하수슬러지 M.Lundin etal.,2004,environmentaland economicassessmentofsewagesludge handlingoptions Young-Jin Suh,Patrick Rousseaux.2001.An LCA ofalternativewastewatersludge treatmentscenarios. Magdalena Svaström etal.2004.environmentalassessmentofsupercriticalwater oxidationofsewagesludge. Bridle T,Skrypski-Mantele SD.Assessmentofsludge reuse options:a life cycle approach.waterscitechol2000:41(8):131-5 Peterson G.Life Cycle Assessmentoffoursludge disposalroutes Masterthesis, EnvironmentalSystemsAnalysis,Göteborg,Sweden;

82 음식물류폐기물을자원화하는경우, 소각이나매립에비해환경부하를얼마나저감할수있는지에대해서는여러가지객관적인지표를사용하여평가하고있다. 이러한평가지표로서는각종경제적 / 환경적인지표를활용하고있으며, 일반적으로전과정평가 (LifeCycleAssesment;LCA) 를실시하고있다 일본가. 독립행정법인산업기술종합연구소 LCA 연구센터주3) 연구센터에서는지속가능한발전을목표로환경부하가작은사회의실현에공헌하기위해서, 생산과소비와관계되는활동의환경, 경제, 사회적측면을라이프사이클의시점으로부터종합적으로평가하는방법을확립하는것과동시에, 거기에필요한기반적데이터의정비와연구자원의네트워크를구축한다. 연구센터에서는 지속적인발전을목표로해, 환경부하가작은사회의실현에공헌하기위해서,LCA 의보급, 발전을위한연구를진행시키는것 을목표로하고,LCA 방법연구팀, 지역환경연구팀, 에너지평가연구팀, 환경효율연구팀을구성하고연구개발을실시하고있다. LCA 방법연구팀 은 ISO 규격에준거한 LCA 방법과데이터베이스의개발, 기업이환경부하가낮은제품설계 ( 에코디자인 ) 를실시하는것을지원하는소프트웨어의개발을실시하고있다. 지역환경연구팀 은폐기물이용, 리사이클, 또, 도로, 지역냉난방등의사회기반시설이나에너지시스템을포함한지역이나도시의계획, 에너지기술의평가, 지역이나나라전체의에너지수급에관한연구와그것들을구체적으로검토하기위한소프트웨어개발을실시하고있다. 에너지평가연구팀 은키워드에에너지시스템을포함한연구를폭넓게실시해, 장기적인시점으로부터에너지자원, 환경문제에대하여연구를하고있다. 환경효율연구팀 은환경부하뿐만이아니라제품의기능에도주목한환경효율지표의개발과생산 / 소비패턴의재검토에의한환경부하의삭감을목표로소비자의생활양식 ( 라이프스타일 ) 이나사회수용성에관한연구를실시하고있다. 주 3) 일본独立行政法人産業技術総合研究所ライフサイクルアセスメント研究センター

83 (1) 폐기물처리, 리사이클의환경영향평가일반쓰레기, 가축배설물, 폐자동차,PC, 가전,PET 병, 플라스틱제용기포장류등에대해서, 최신의처리 리사이클기술을조사해,LCA 방법을활용하는것으로써, 환경부하를삭감하는방책을연구하고있다. 현재까지가연쓰레기를미이용에너지원으로서파악해모델지역에있어서의전력및열공급에의한비용과 CO₂ 배출량의저감을검토하는모델 (RefuseOption forsupplyingenergy;rose) 을개발했다. 또, 폐기물처리 리사이클기술의목록데이터를한층더충실하게하여, 지자체차원의쓰레기의광역화처리에의한환경영향에대해지리정보시스템을이용해평가하는방법개발을실시하고있다. (2)LCA 를이용한지역시책의환경영향평가방법의개발몇개의지방자치체와협력해, 실제의시책입안에유용하게쓰는것을목표로한연구를진행시키고있다. 구체적으로는, 지방자치체의시책인미이용바이오매스자원의유효활용이나산업유치에의한사회기반정비등에관계하고, 지역내외에미치는환경영향을정량적으로평가할수있는방법의개발을실시하고있다.LCA 방법이나지리정보시스템을이용한에너지수요데이터베이스, 에너지공급시스템검토등의성과를활용, 발전시키고있으며, 다른지역에도적용가능한지역환경영향평가방법의구축을목표로하고있다. 나. 음식물류폐기물에대한 LCA 사례일본에서는현재음식물류폐기물처리방법을발생원내처리와발생원외처리방법으로구분할수있다. 발생원내처리방법은가정용및사업장용처리방법으로구분되며단순용기식, 미생물을이용한발효식및단순건조식등으로나뉜다. 이들각각의처리방법별평가지표로는시설투자비용, 유지관리비용, 기기의제조과정과유지관리및폐기과정에서의에너지소모량과이산화탄소발생량등으로구분하여 < 표 3-2> 에나타내었다. 지표에적용된대상음식물류폐기물의함수율은 85% 이며, 가정용처리기의연간 -39-

84 처리량은다음과같은방법으로산출한결과이다. 음식물류폐기물 1세대당배출량 = 250g/ 인 일 3.3 인 365 일 = 300kg/ 년발효방식의경우음식물류폐기물가미생물에의한분해과정에서고형분의 30% ( 탄소는 42.72%) 가분해되는것을기준으로 70CO 2 -kg / 음식물류폐기물톤의이산화탄소가발생되는것으로추정하였다. 폐기단계의각지표값은제조설비의 20%, 유지관리비는전력및제조설비의 10% 의보수비용을포함하지만, 약품비는제외한결과이다. 가정용처리기의경우, 용기형의방법에서환경부하가가장작고, 건조형이발효형보다다소큰결과를보였다. 사업장용처리기의경우는방법별로비교적유사하지만, 처리규모가큰경우다소낮은환경부하를보이는것을알수있다. < 표 3-2> 일본의가정용 / 사업장용음식쓰레기발생원처리기기의평가지표예 장치 사양 운전 조건 비용 LC CO2 LCE 항목 단위 용기형 가정용처리기 발효형 전동식 건조형 사업장용처리기 발효형 건조형 비용엔 8,000 70,000 60,000 1,000 만엔 2,500 만엔 300 만엔 중량kg ,800 8,000 1,500 처리량 kg / 연 kg / 일 1,000 kg / 일 100 kg / 일 시간 / 일 소비전력kW h kw 20.0 kw 6.0 kw 부재료 ( 운전원 ) 엔 / 월 인 2 인 0.5 인 내구년수년 장치엔 / 톤 5,333 46,667 40,000 39,139 9,785 11,742 유지관리엔 / 톤 - 47,360 58, ,392 42, ,992 계엔 / 톤 5,333 94,027 98, ,531 52, ,734 제조, 설치kg -C/ 톤 유지관리kg -C/ 톤 폐기kg -C/ 톤 계kg -C/ 톤 제조, 설치 Mcal/ 톤 유지관리 Mcal/ 톤 0 2,628 6,570 2,169 1,084 3,247 폐기 Mcal/ 톤 계 Mcal/ 톤 48 2,869 6,811 2,274 1,131 3,362 자료 : 환경부 (2002), 음식쓰레기감량 자원화정책추진성과평가및장기개선방안에관한연구 에서재인용,p

85 < 표 3-3> 일본의디스포저 - 하수처리시스템의평가지표예 장치 사양 운전 조건 비용 LC CO2 LCE 항목 단위 기기 디스포저 배수처리 하수처리 비용엔 120, , 중량kg 처리량 kg / 연 시간 / 일 소비전력kW h 부재료 ( 운전원 ) 내구년수년 장치엔 / 톤 80,000 95,000 5, ,352 유지관리엔 / 톤 58,400 73,740 3, ,536 계엔 / 톤 138, ,740 8, ,888 제조, 설치kg -C/ 톤 유지관리kg -C/ 톤 폐기kg -C/ 톤 계kg -C/ 톤 제조, 설치 Mcal/ 톤 유지관리 Mcal/ 톤 폐기 Mcal/ 톤 계 Mcal/ 톤 220 1, ,002 자료 : 환경부 (2002), 음식쓰레기감량 자원화정책추진성과평가및장기개선방안에관한연구 에서재인용,p208 디스포저 - 하수처리시스템이란부엌싱크대내에분쇄기를설치하여, 주방쓰레기 를분쇄하여처리하고별도로배수처리시스템을설치하여 1 차처리한후기존하 수도를통해방류하여하수처리장에서처리하는시스템을말한다. 즉, 상기시스템 은본장치인디스포저의기기부분과정화조등의배수처리시스템과기존의하수 처리장하수처리시스템으로구분하여정리할수있다. < 표 3-3> 에서보는바와같이디스포저 - 하수처리시스템에서의폐기단계의비용 은제조설치비용의 20% 를기준으로하였다. 디스포저배수는 30L/ 인 일을기준 으로산정하였으며, 하수처리시설의단가는건설비 44.6 엔 / m3, 유지관리비 28.3 엔 / m3을기준으로산정한결과이다. 앞서 < 표 3-2> 의가정용발효식발생원처리방식 과비교하면, 비용면에서는다소높지만, 환경부하면에서는낮은결과를보인다. 발생원외처리방식으로는퇴비화와바이오가스화 ( 혐기성퇴비화 ) 로구분하여평 계 -41-

86 가한결과를 < 표 3-4> 에나타내었다. 여기서는비교평가를위해, 기존의음식물류폐 기물처리방식의주류를이루었던소각에대한분석결과를동시에제시하였다. < 표 3-4> 일본의발생원외처리방식과소각처리방식의평가지표예 장치 바이오바이오항목단위소각 ( 발전 ) 퇴비화가스화 1 가스화 2 건설비백만엔 13,000 1, 사양 유지관리비 백만엔 / 년 처리규모 톤 / 일 운전톤 / 년 60,000 6,000 3,000 - 처리량시간 / 일 조건소비전력kW 부재료 내구년수 년 장치 엔 / 톤 10,833 10,833 9,167 9,167 비용 유지관리 엔 / 톤 10,000 15,000 20,000 18,800 계 엔 / 톤 20,833 25,833 29,167 27,967 제조, 설치kg-C/ 톤 유지관리kg-C/ 톤 20 (117) LC CO2 폐기kg-C/ 톤 계 kg-c/ 톤 (109) 제조, 설치 Mcal/ 톤 ,744 2,729 유지관리 Mcal/ 톤 2,702 2,706 LCE 폐기 Mcal/ 톤 계 Mcal/ 톤 1,762 2,920 2,727 2,101 * 소각및퇴비화는北海道大学 都市ごみ処理システム評価計算プログラム 에의함 바이오가스설비의경우는기기설비 350 백만엔 + 부대설비 100 백만엔 + 건설비 100 백만엔 (400 m2 ) 이며, 폐기단계는제조설치의 20% 로산정하였다. 유지관리는전력및제조설치의 10% 의보수에해당하는부분을포함하지만, 약품비는제외한결과이다. 바이오가스생산에의한에너지절감은도시가스를줄일수있는부분으로산출한결과이다. 즉, 바이오가스발생량은 100 m3 / 톤, 메탄농도 60% 를기준으로하면, 메탄저위발열량 8,550 kcal / m3, 매각비용은 20 엔 / m3으로산정한결과이다. 단, 바이오가스화 1은바이오가스생산에의한에너지절감을고려하지않은경우의비교결과를나타내었다. 일본에서의전형적인처리방법인소각 ( 발전 ) 방법과비교하면,LCCO 2 의경우, 퇴비화는약 1/3 정도이며, 바이오가스화와는최대 1/10 수준인것을알수있다. 따 -42-

87 라서일본에서는최근퇴비화에의한재활용방법이외에바이오가스화에의한처 리기술개발에많은투자를하고있고, 실증사례가증가하고있는추세에있다 미국주4) 미국의위스콘신주립대학에서실시한연구보고로서, 미국의가정에서배출되는음식물류폐기물처리방법을 5가지로분류하여각각의처리방법에대한 LifeCycle 을비교평가한결과를정리하였다. 현재, 미국내에서처리하고있는방법과그비율은 < 표 3-5> 와같다. < 표 3-5> 미국의음식물류폐기물처리방법별비율 처리방법 비율 (%) 디스포저와공공하수처리설비 (FDW/POTW) 37 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 매립 (MSW/LANDFILL) 41 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 퇴비화 (MSW/COMPOST) 0 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 소각 (MSW/WTE) 10 디스포저와각가정에서정화조를두는시스템 (FWD/OSS) 12 LCA 비교분석에서는수분함량 70% 로서 < 표 3-6> 과같은성상을갖는음식물류폐기물 100 kg을처리하는것을기준으로하였다.< 표 3-5> 의디스포저- 정화조시스템에서는분뇨를함께고려하여야하므로 < 표 3-6> 에는분뇨의일반적인성상을함께제시하였다. < 표 3-6> 미국의음식물류폐기물및분뇨의고형유기물조성 구 분 분뇨 ( 고형유기물 ) 음식물류폐기물 ( 고형유기물 ) % C H O N S 주 4) University of Wisconsin Study(1998), Life Cycle Cost Comparison of Five Engineered Systems for Managing Food Waste -43-

88 전과정비용은 5 가지시스템에대한부지, 에너지, 물질, 환경오염물질배출, 비 용등의분석결과를 < 표 3-7> 에나타내었다. < 표 3-7> 다섯가지유형의음식물류폐기물관리체계분석 ( 미국 ) -100kg(220.5 파운드 ) 음식물류폐기물기준 - 구분 설명 소요부지면적 (feet2) FWD/POTW 음식물류폐기물디스포저를이용한공공처리 MSW/ LANDFILL 도시고형폐기물수거 / 매립 MSW/ COMPOST 도시고형폐기물수거 / 퇴비화 MSW/WTE 도시고형폐기물수거 / 에너지화 ( 소각 ) FWD/OSS 발생원정화조장치 - 음식물류폐기물디스포저 소요에너지 (Btu) 45,744 80, , , ,824 소요원료량 ( 파운드 ) 산소요구량 ( 파운드 ) 총방출 CO2( 파운드 ) 총방출 CH4( 파운드 ) , NOx+SOx 산가스 0.1 < 수증기 ( 파운드 ) 총대기방출량 총수분요구량 ( 파운드 ) 배수량 (carrier water) ( 파운드 ) 수분과수인성폐기물 2, ,994 2, , ,800 고형폐기물 기타 340( 슬러지 ) 25( 잔재물 ) 39( 퇴비 ) 3.3( 재 ) 310 ( 정화조슬러지 ) 총소요비용 (life cycle costs) 디스포저 ( 분리와편익을위한가정부담비용 ) 저 (low) $ $8.83 고 (high) $17.45 $17.45 총장치비용 저 (low) $9.32 $13.65 $16.60 $20.30 $58.58 고 (high) $17.94 $13.65 $16.60 $20.30 $67.20 공동지자체비용 ( 가정제외 ) $0.49 $13.65 $16.60 $20.30 $

89 100kg 의음식물류폐기물처리를기준으로각각의처리방법별전과정비용 (Life CycleCost;LCC) 을분석한결과를요약하면각각다음과같다. 1 디스포저와공공하수처리설비 -$0.49* 2 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 매립 -$13.65* 3 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 퇴비화 -$16.60* 4 지자체에의한음식물류폐기물수집 / 소각 -$20.30* 5 디스포저와각가정에서정화조를두는시스템 -$67.20( 단, 모든비용은배출자 ( 가정 ) 가부담하므로, 지방자치단체에는 0임 ) *: 디스포저비용은소비자가구입하므로, 이금액에는포함되지않음 *: 음식물류폐기물의운반비용은 $9.90 이며, 매립의경우전체의 73% 를차지하며, 퇴비화의경우 60%, 소각은 49% 를차지함 국내와는여러가지로상황 ( 특히, 디스포저는사용이금지되어있음 ) 이다르기는하지만, 미국에서는이미 70% 의가정에서디스포저를사용하고있다.< 표 3-7> 의분석결과에서도, 디스포저- 공동하수처리시스템이가장적은비용을보이는것으로나타났다. 음식물류폐기물의 70% 는수분이며, 음식물류폐기물고형물의 95% 는유기물이므로, 하수처리설비는음식물류폐기물에적당한설비로평가될수있다. 또한, 하수처리시스템은일반적으로탄소함량이높고, 질소함유량이비교적적은음식물류폐기물을투입함으로써유기성고형물 (Biosolid) 의제거를보다강화할수있다. 반면에 70% 의수분을갖는음식물류폐기물을매립처리하는경우전과정비용은약 72%, 퇴비화하는경우 59% 가증가하며, 소각처리하는경우전과정비용은 48% 증가하는것으로조사되었다. 디스포저- 정화조시스템은주로도시외곽지역에서적용하는방법으로서, 가장많은전과정비용이소요되는것으로조사되었다. 이는디스포저- 정화조처리시스템을이용함으로써, 정화조용적을 25% 가량증가시켜야하기때문이다. 그러나, 지자체의입장에서는비용증가를최소화할수있는방안이되기도하며, 최근에는약품첨가를통해정화조용적을증가시키지않고도처리가능한시스템등이개발되어시판되고있다. -45-

90 3.1.3 유럽 5개자치단체주5) TheLCA-IWM Project: 도시폐기물예측관리시스템계획및평가신규 EU 회원국과과도기경제에있는많은다른국가들은점점더서유럽과같은소비, 결과적으로폐기물생성유형을보여주고있다. 게다가신규회원국의폐기물관리법령은 EU 기준, 즉통합폐기물관리시스템계획을적용하고있다. 국가및지역계획및법령을잘개발된지역폐기물관리시스템으로바꾸는것은여전히부족하다. 이러한맥락에서 the LCA-IWM project 가개발되었다.the LCA-IWM project 는 2002 년 12 월에시작되어,2005 년 8월에끝날예정이다. 이프로젝트에는 12 개 ( 단체 ) 의참가자가있다 (TechnischeUniversitätDarmstadt;UniversityRoviraI Virgili,AGA-SIMPPLE,Taragona;University ofnaturalresourcesand Applied LifeSciences,Vienna;Wroclaw UniversityOfTechnology;DemocritusUnoversity Of Thrace,Xanthi;nova Tec s.a.r.l,luxembourg;syncera De Straat,Delft; Infrastruktur& Umwelt,Darmstadt;STQ,Taragona;WAMECO S.C.,Wroclaw; KaunasUniversityOfTechnology;SlovakuniversityOfTechnology,Bratislava) TheLCA-IWM Project 내에예측툴과평가툴의두개의툴이개발되었다. 이러한툴이급변하는경제환경속에서정부당국이환경적으로, 경제적으로또한사회적으로친화적인폐기물관리시스템을계획하는것을지원하는것을목표로하고있다. 예측툴과평가툴모두 5개자치단체에서시험중이다.5 개지자체는실제폐기물관리계획및프로젝트를갖고있고, 사례연구결과에따라조정할것이다. 시험도시 ; Reus, 스페인, 인구 98,000 명, 쓰레기발생량 44,000 톤 (2003),1.23 kg / 인 일 Xanthi, 그리스, 인구 45,000 명, 쓰레기발생량 13,700 톤 (2003),0.83 kg / 인 일 Nitra, 슬로바키아, 인구 87,000 명, 쓰레기발생량 34,000 톤 (2003),1.07 kg / 인 일 주 5) The LCA-IWM Project( The Use of Life Cycle Assessment Tools for the Development of Integrated Waste Management Strategies for Cities and Regions with Rapid Growing Economies ). 5개유럽자치단체에대해두툴의배경정보와사용자매뉴얼이핸드북으로출판될예정이며, 핸드북과툴은 2005년 6월에이용가능할것으로전망됨 -46-

91 Wroclaw, 폴란드, 인구 638,000 명, 쓰레기 282,000 톤 (2003),1.21 kg / 인 일 Kaunas, 리투아니아, 인구 374,000 명, 쓰레기 141,000 톤 (2003),1.03 kg / 인 일 예측툴 (Theprognostictool) 예측툴은제한된 ( 양의 ) 입력변수에의해일반생활폐기물의장래발생량과조성의예측을가능하게한다. 이러한입력변수에는생활폐기물의현재발생량과조성, 한편으로몇가지일반적인사회-경제지표의예측, 다른한편으로이러한지표에대한역사적자료등이있다. 사용자가현재의사회경제적지표예측에는접근할수없으나, 이툴은여러국가에대해기본값 (defaultnumbers) 을제공해준다. 이툴의이론적배경은대상도시를 4개의다른 번영수준 (prosperitylevels)' 중의하나로분류하는것에기초하고있다. 이러한특성수준각각에대해어떠한사회경제적지표와폐기물발생량과의역사적유사성이관찰되었다. 이러한유사점은장래폐기물발생량예측에도적용되었다. 하나또는그이상의폐기물예방조치 ( 목록에서추출 ) 는예측된폐기물발생량에크게영향을미칠수있다. 대부분의대상도시에서도시폐기물의분리수집역사가짧기때문에툴또한수집효율 ( 발생된폐기물중어느만큼이분리수집될것인가 ) 의선택적예측을제공한다. 분리수집시행 10 년이경과하여야수집효율기본값이달성됨을가정하였다. 이기본값은가장높은특성범주에속하는대도시의평균수행에근거를두고있다. 대안으로서, 이도시그룹의최대수집효율을기본값으로둘수있다. 따라서예측툴은수집효율뿐만아니라사용자에게생활폐기물배출량및조성에대한 15 년까지의자료를제공한다. 평가툴평가툴은폐기물관리전략의계획및평가를가능하게한다. 네가지시나리오를구성하여비교하였다. 각시나리오는임시저장, 수집운반, 재활용, 처리및처분의세가지기본폐기물관리하부시스템으로구성되어있다 ( 표 3-8). 예측툴에의해예상된폐기물발생량및조성은평가툴에입력자료로제공된다. 사용자는수집시스템을정의하고, 분리수거된폐기물흐름의목적지를결정한다. 선택된처리, 처분, 또는재활용툴은미세조정된다. -47-

92 < 표 3-8>Kaunas 에서평가된 4 개시나리오 분리수거 Kaunas 시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4 처리 재활용품 유기성폐기물 잔재물 생활폐기물 없음없음없음 처분 잔재물매립 rejects( 불합격품 ) 없음 유리플라스틱종이 & 골판지금속생활폐기물 재활용없음없음 매립매립 유리플라스틱종이 & 골판지금속생활폐기물 재활용없음 MBP( 호기 ) 없음매립 *MBP: 기계적 - 생물학적전처리 (MechanicalBiologicalPretreatment) 유리플라스틱종이 & 골판지금속생활폐기물 재활용없음 MBP( 호기 ) 없음소각 / 매립 모든폐기물관리시스템하부시스템은분리모듈에의해나타낸다. 앞서언급된 입력에기초하여이러한모듈은배출물, 자원소비, 물질흐름, 비용및수입과사회 적맥락에서관련있는많은데이터에대하여출력데이터흐름을생성한다. 다음 단계로, 이러한데이터흐름은환경, 경제, 사회적지표로분류하고, 이러한측면의 지속가능성에미치는영향을평가한다. 지속가능성평가에사용된관심기준과지 표는 < 표 3-9~11> 에나타낸바와같다. 전체환경, 경제, 사회적영향에기초하여, 고려된시나리오를서로비교하였다. < 표 3-9> 폐기물관리시스템용환경적지속가능성기준구분지표생물자원고갈 LCA-based 기후변화인간독성광화학산물생성산성화부영양화 EU 매립지지령준수생분해성폐기물의매립감소개별포장폐기물의 EU 회수및재활용목표개별물질에대한회수및재활용목표율 -48-

93 < 표 3-10> 폐기물관리시스템용경제적지속가능성기준 구 분 지 표 하부시스템수준에서효율 비용 / 하부시스템 시스템수준에서효율 총비용, 총수입, GDP 관련비용 형평성 최저임금및평균수입 1인당비용 보조금의존도 1인당보조금, 조성금 < 표 3-11> 폐기물관리시스템용사회적지속가능성기준 측면 : 사회적수용성측면 : 사회적형평성측면 : 사회적기능 악취 시각적영향 편리성 도시공간이용 사적공간이용 소음 복잡성 교통 위험인식 쓰레기용기의배분및배치 고용의질 폐기물최종목적지 고용창출 호주 - 음식물류폐기물처리방법별 LCA 주6) LCA 방법론에따라음식물류폐기물관리방식별환경평가를수행하였다. 대상은 1가정용싱크대내음식폐기물프로세서 (FWP, 디스포저 ),2가정내퇴비화 (HC),3 도시폐기물과함께음식폐기물매립 (CD, 혼합처분 ),4 그린 ( 음식 + 정원 ) 폐기물의집중퇴비화 (CC) 이다. 기능단위는연간시드니가정의음식폐기물발생량으로하고,8 가지환경지표및영향범주에대해전과정영향평가를실시하였다. 이연구의목적은 LCA 수행으로주요환경요인뿐만아니라환경적으로바람직한관리방법을선택하고자하는것이다. 연구결과,HC 는혐기적으로운전될때가장나쁜환경영향을미친다.CD 는기후변화, 부영양화잠재력을제외하면상대적으로우수하다.FWP 는에너지사용량, 기후변화, 산성화잠재력에는우수하나, 부영양화와독성잠재력에큰영향을미친다. 이는 FWP 가상대적으로물소비가높기때문으로, 호주는지구상에가장 주 6) Sven Lundie, Gregory M. Peters(2004), Life cycle assessment of food waste management options, Journal of Cleaner Production -49-

94 건조하여생물이서식할수없는대륙임을감안할때, 이 LCA 결과는아주중요하다.CC 는에너지소비적인폐기물수집활동때문에상대적으로나쁜환경영향을미친다. 유기성폐기물의분리수거및수송시스템은수집회수와가구당수집된그린폐기물의양이적기때문에상대적으로높은환경영향을미친다. 유럽도시들과비교하여시드니에서의거리가멀고, 이것이다른연구결과와차별돤다. FWP 의비순환영향은사용된재료의형태와 FWP 의낮은운전용량에기인하여이러한폐기물관리방법에대한전체결과에큰영향을미치는것으로확인된다. 마지막으로 HC 가이 LCA 에서조사된범주항목으로가장우수한방법임에도불구하고, 이결과에는중요한경고가있다. 부주의하게운전된다면,HC 는혐기성메탄생성에기인한높은온실가스배출때문에그매력을잃게된다. 비록 HC 가음식폐기물관리방법중우수한방법이기는하지만, 또한이미호주에서이러한퇴비의등급이낮기때문에상대적으로가장나쁠수있다. < 표 3-12> 음식물류폐기물처리방법별에너지사용량, 온실가스배출량, 물사용량 구분 Energy usage[mj/fu] 온실가스배출량 [ kg CO 2-eq/fu) 물사용량 [kl/fu] FWP HC CC CD FWP HC 호기성 HC 혐기성 CC CD FWP HC CC CD 장치 유기성폐기물수집 유기성폐기물가공 부산물및폐기물수송 , 물공급 폐수처리 수송회피 계 FWP, food waste processor HC(aerobic), home composing(aerobic conditions) HC(anaerobic), home composting(anaerobic conditions) CC, centralized composting CD, codisposal -50-

95 정에서발생정원에이용가하는음식물류폐기물< 표 3-13> 음식물류폐기물처리방법별 LCA( 호주 ) 호주음식물류폐기물처리방법별 LCA 주요투입물주요생산물영향범주처리기술기능단위시스템경계가정및제한사항 음식물류폐기물 하수배출, 퇴비 에너지이용 ( 비재생및재생에너지원포함 ), 기후변화, 물사용, 인간독성잠재력, 수생생태독성잠재력, 육생생태독성잠재력, 산성화잠재력, 부영양화잠재력 1 가정용싱크대내음식물류폐기물프로세서 (FWP, 디스포저 ), 2 가정내퇴비화 (HC),3 도시폐기물과함께음식폐기물매립 (CD, 혼합처분 ),4 그린 ( 음식 + 정원 ) 폐기물의집중퇴비화 (CC) 연간시드니가정의음식물류폐기물발생량 배출 - 수송 - 처리 - 수송 에너지및수송전력생산, 연료생산및수송에대한호주 LCIdata 사용 Lifespan( 수명 ) FWP 와 HC 12 년. 이기간동안유지관리없음 할당 FWP 를제외한모든시스템에서음식물류폐기물은다른폐기물과함께처리됨. 시스템의건설및운전영향은시스템의음식물류폐기물처리량이갖는비율에따라할당 시설증설 장치제조 시설증설 운송수단제조 거름망 FWP 하수처리공정 고형물 트럭 농가에이용 디스포저 트럭 매립 해양투기 수송 ( 제외 ) 가정퇴비화 장치제조퇴비용기 침출수 퇴비 수송 ( 제외 ) ( 집중 ) 퇴비화시설 장치제조가정용퇴비용기 장치제조공동퇴비용기 운송수단제조정원폐기물트럭 시설증설퇴비화시설 운송수단제조퇴비트럭 원예에이용 담수에처분 하수처리공정 수송 ( 제외 ) 혼합처분 장치제조가정용퇴비용기 장치제조공동폐기물용기 운송수단제조트럭 시설증설페기물시설에서처분 매립가스배출 하수처리공정 처분 -51-

96 3.1.5 스웨덴 - 하수슬러지 LCA 주7) 도시하수슬러지의네가지재활용및처분방법의환경성및경제성평가를수행하였다. 네가지처리방법은농업이용 (agricultural application), 혼합소각 (co-incineration with waste), 인회수를하는소각 (bio-con), 인회수를하는분별 (Cambi-KREPRO) 이다. 환경영향을평가하는데는전과정평가를수행하였고, 지역난방시스템에서의영향은에너지시스템모델 MARTES 를이용하여분석하였다. 혼합소각이최적의에너지수지를나타내지만인회수는없다.Bio-con 과 Cambi-KREPRO 프로세스에서둘다인과에너지가회수된다.Cambi-KREPRO 와비교하여 Bio-con 이대부분의측면에서더효과적이지만, 대기배출물질이더많다. < 표 3-14> 슬러지처리방법별자원이용, 배출물질, 비용 ( 스웨덴 ) 구 분 단위 / 톤건조슬러지 Agricultural use Co-incineration Bio-Con Cambi-KREPRO 자원이용 Oil kg 천연가스 kg 인 kg 황 kg 배출물질 CO₂ kg CH₄ g N 2O g NH₃ g Hgto 대기 g SOx g NOx g Cu to 경작지 g 386 Cd to 경작지 g 1.2 Hgto 경작지 g 0.9 Pbto 경작지 g 44 Zn to 경작지 g 644 폐기물 to 매립지 kg 비용자본비용 SEK 운영비용 1) SEK 총비용 SEK ) 순운영비용, 즉운영비용-수입 주 7) M. Lundin et al.(2004), Environmental and economic assessment of sewage sludge handling options, Resources, Conversation and Recycling 41, pp

97 < 표 3-15> 하수슬러지처리방법별환경성및경제성평가 ( 스웨덴 ) 하수슬러지처리방법별환경성및경제성평가 주요투입물주요생산물영향범주처리기술기능단위시스템경계가정및제한사항 하수슬러지 전력, 인 산성화, 부영양화, 지구온난화잠재력 (GWP), 자원고갈 1 농업이용, 2 폐기물과혼합소각, 3 인회수공정을포함한소각 (Bio-Con),4 인회수를포함한분별 (Cambi-KREPRO) 건조물슬러지 1metrictonne 화학약품 전력 생산, 수송 살포 가공 소각을 포함하는 슬러지 처리 공정 1 전력이생산되면다른전력대체 2 지역난방수요가연중변화함에도불구하고, 슬러지의전력생산은연중균일 3 질소, 인회수로비료대체 비료대체제생산 에너지원대체제생산 비료수요 슬러지 에너지수요 농업적이용 인, 질소 슬러지취급공정 열에너지, 전기 재는매립 공정화학물질, 전기공정화학물질과전기의생산 침전화학물질, 탄소공급원 WWTP 화학물질수요 화학물질대제체생산 -53-

98 농지에슬러지를살포하는것은환경측면에서가장덜선호되는방식이다. 다른방식들은에너지회수가가능한반면, 농지살포는수송, 살포, 저온살균에에너지를필요로한다. 살포또한영양염류와산성화물질을배출시키고, 슬러지속에포함된중금속을농토양으로이전시킨다. 경제성평가결과농지살포가가장적은비용이들고, 혼합소각이가장높은비용이든다.Bio-con 과 Cambi-KREPRO 의비용차이는작으나, 기술이새롭고상업적으로시도된적이없기때문에이러한결과는불확실하다. 이연구는슬러지관리방식에서소각과농지살포가각각경제적인측면과환경적인측면에서제한을갖고있음을보여준다. 상대적으로낮은비용의인회수기술의개발이환경적인측면과경제적인측면의지속가능성을조정할잠재성을갖는다 프랑스-하수슬러지처리방법별 LCA 주8) 하수슬러지의처리시나리오는하나의주요공정 ( 소각, 농작지살포또는매립 ), 하나의안정화공정 ( 생석회안정화, 퇴비화, 또는혐기성소화 ) 과슬러지의수송으로구성된다. 기능단위는건기준혼합슬러지 1톤 (1tDM:drymaters) 이며, 건조물질중휘발성물질 (volatilematers;vm) 이차지하는비율은무게기준으로 72% 이다. 주요가정및제한사항은 < 표 3-16> 에나타낸바와같다. 슬러지처리시스템은일반적으로농축, 탈수, 안정화, 주요처리의단계로이루어진다.1소각,2석회안정화 -매립,3석회안정화 -농장살포,4퇴비화 -농장살포,5혐기성소화- 농장살포의 5개시나리오를선택하였다. 첫단계로서혐기성소화에많은수분을필요로하는시나리오 5를제외하고는농축및탈수에의해슬러지부피를줄인다. 중력벨트농축과압력필터탈수가선택되었고, 밀도가상대적으로가볍지않은혼합슬러지에가장적절하다. 두번째단계에서, 슬러지는석회안정화, 퇴비화, 혐기성소화또는소각중의하나로안정화된다. 마지막으로고형잔재물은매립지에처분되거나, 농장에살포된다. 주요목록분석결과는 < 표 3-17> 과같다. 주 8) Young-Jin-Suh, Patrick Rousseaux(2001), An LCA of alternative wastewater sludge treatment scenarios, Resources, Conservation and Recycling -54-

99 < 표 3-16> 하수슬러지처리방법별 LCA( 프랑스 ) 하수슬러지처리방법별 LCA 주요투입물 하수슬러지 주요생산물 영향범주 처리기술 기능단위 퇴비, 메탄가스 자원고갈, 기후변화 ( 지구온난화 ), 인간독성, 수생독성, 해양독성, 육생독성, 산성화, 부영양화, 광화학산화물생성 1 소각,2 석회안정화 - 매립,3 석회안정화 - 농장살포,4 퇴비화 - 농장살포,5 혐기성소화 - 농장살포 건기준혼합슬러지 1 톤 (1tDM:dry maters), 건조물질중휘발성물질 (VM:volatilematers) 이차지하는비율무게기준 72% 시스템경계농축 -( 소화 )- 탈수 - 주요프로세스 ( 소각, 농장살포, 매립 ) 가정및제한사항 1 미량소비물질과설비의건설에관련된환경영향은고려하지않음. 이유 :30 년이상의장기간운영의환경영향에비해무시할만함 2 소각또는혐기성소화로부터회수된열에너지는보일러가열또는유입슬러지의가온을위해사용됨. 사실대부분의현장에서이렇게사용됨. 매립가스로부터회수된메탄은연구중인시스템의확장을피하기위해고려하지않음 3 농장살포에평균 40 km, 매립처분에평균 20 km수송. 소각은하수처리시설현지에서이루어짐 4 슬러지처리시설에문제를일으킬소지가있는폐액및가스는반입이거부되거나또는악취방지시스템을갖추어야함 혼합슬러지 농축 탈수 사일로저장 석회안정화 석회안정화 퇴비화 혐기성소화 소각 수송 수송 수송 수송 수송 사일로저장 사일로저장 사일로저장 매립 매립 농장살포 농장살포 농장살포 시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4 시나리오 5-55-

100 < 표 3-17> 하수슬러지처리방법별목록분석결과 ( 프랑스 ) 공정전처리석회안정화퇴비화혐기성소화사일로저장소각매립농장살포수송 농축조에서전기 50 kw h,4 kg폴리머 탈수조에서전기 40 kw h,5 kg폴리머 주요투입 산출물 1tDM 의슬러지에생석회 200 kg첨가. 건조물질비율 26% 에서 31% 로상승 슬러지펌핑및혼합에전기 5kW h 소비 VM 45%(324 kg /t-dm 슬러지 ) 가공정을거치는동안 CO 2,H 2O,NH 3 로분해 대부분의암모니아는악취제어공정에서산화되어질산염으로전환 고형잔재물의건조무게비율은 60% 통기에전기 30 kw h/tdm 슬러지, 이동장비에경유 8.4 kg /t-dm 슬러지 약 48% 의 VM(346 kg /t-dm 슬러지 ) 이소화하는동안가스로분해됨 생성된가스는일반적으로 2/3 의메탄과,1/3 의이산화탄소로구성됨 ( 가스밀도 1.13 kg /N m3 ). 고형잔재물의건조무게비율은 25% 임 교반및펌핑에약 kw h/tdm 슬러지의전기가소비됨 경유소비에관계되는대기배출물질은 BUWAL 데이터 ( 스위스환경보호청 ) 기준으로계산. 벤젠,Zn,Pb,Cd 와같은미량가스배출물질은무시함 탈수또는안정화된슬러지를다음처리, 즉소각또는농장살포전에며칠동안또는몇달동안저장 펌프, 사일로스크류, 수송벨트및추출기 ( 인발기 ) 와같은기계적설비사용 58.5 kw h/tdm 슬러지소비 거의모든 VM(720 kg /t-dm 슬러지 ) 이연소되고, 기타무기성물질 280 kg /t-dm 슬러지 ( 약 28%) 가바닥재로서잔류물로측정됨 바닥재와유출가스처리된비산재는매립지로보내짐 가스상및입자상물질은전기집진기와습식세정탑으로처리 컴퓨터 - 시뮬레이션결과를변형하여에너지및물질목록결과를실험실수준에서얻음. 소각로운전및유출가스처리에소비된순전기량은 265 kw h/t-dm 슬러지 주요환경배출물질은침출수와매립가스임. 혼합매립하기때문에일반적인 MSW 매립에기초하여필요한데이터계산 침출수로배출되는최종오염물질의농도는프랑스법적기준으로한계치를정함. 계산값 : 침출수 2,640l/tDM 슬러지, 연간강수량 480 mm ( 프랑스연평균 ), 매립지깊이 20m, 매립지운전기간 30 년. 마지막으로침출수처리유출수의법적농도에상기의침출수량을구함으로써수계배출물질양을얻음 매립가스에대하여, 매립된슬러지는대개 30 년동안 0.3N m3 /ton-vm 의매립가스생성속도를나타낸다고가정. 매립가스의 60% 는거의수집되지않고, 생성된매립가스의적어도 15% 는복토층에서산화됨. 따라서, 생성된매립가스의 45% 는직접대기로방출됨. 매립가스의조성은혐기성소화가스와같은것으로여겨짐. 매립지개발및운전에대한전기및경유의소비는슬러지무게와선형관계에있는일반적인 MSW 처리의현지데이터로부터얻어짐 슬러지농장살포에잠재적인유해물질은일반적으로중금속, 병원균, 유해유기미량 - 오염물질및수계오염을일으킬수있는잉여영양물질 병원균과미량유기화합물이안정화공정에의해소실되는반면중금속은안정화된슬러지에도여전히남아있음 잉여영양염류의수계오염은최적농장살포율로예방할수있음 따라서, 여기서는단지중금속의영향만을고려함 디젤트럭은시나리오에서슬러지의모든수송을담당 수송에따른에너지소비를정량화하기위해상품무게이용 kg디젤 /t- 슬러지 / km -56-

101 3.1.7 스위스-도시하수처리공정 LCA 주9) 300,000 인구 (equivalent-inhabitant(eq.inh) 의폐수처리시설에대해 6개시나리오 ( 농작지살포, 유동상소각, 습식산화, 열분해, 시멘트킬른에서의소각, 매립 ) 를적용하였다. 에너지측면에서, 유동상소각과농지살포는가장매력적인공정이다. 선입견과반대로, 열산화공정특히시멘트킬른에서의소각이가장좋은지구온난화수지를나타내고, 농지살포에비하여유동상소각및습식산화가좋은지구온난화수지를나타낸다. 각범주 ( 에너지, 지구온난화등 ) 에주어진가중치에따라, 하나또는다른슬러지처분공정을선택할수있다. 적절한기술이적용된다면농지살포에비해열산화가경쟁력이있다. 생태독성, 인간독성과같은환경영향에대한보충연구가필요하다. 에너지와지구온난화수지만으로이러한 6개공정의지구환경영향에대해결론을내릴수는없다. 게다가, 슬러지소화는슬러지의유기물함량을줄이고바이오가스를생산하는것에대해고려하여야한다. 각시스템은다음과같다. 1 농작지살포 : 석회고화슬러지 (30% 건조고형물함량 ), 슬러지는농축, 탈수되어처리시설내에서석회처리됨 7 개월동안탈취설비를갖춘건물에저장됨. 40 톤트럭으로농장에수송됨 농장한켠에 1개월동안저장, 트랙터로살포 -장점 : 비료성분재활용, 슬러지안정화 ( 석회처리 ) -단점 : 미량오염물질농장에살포,( 탈취시설을갖춘건물에서의 ) 장기간저장, 살포기간제한, 수송및석회처리필요 2 유동상소각 : 유동상로 850, 슬러지 ( 건조고형물함량 25%) 연소가스는대기로방출하기전에건조가스처리실시. 잔재물 ( 비산재,flue 가스처리로부터의잔재물 ) 은최종 (ultimate) 폐기물저장센터로보냄. 이공정은병원균이유기물질파괴. 안정화처리가필요없고, 수송은잔재물에한정됨. 연도가스처리와탈수필요 3 건조슬러지의시멘트킬른에서의소각 : 이공정에서슬러지는 95% 건조고형물함량까지하수처리장에서건조후시멘트공장으로수송. 다른연료와함께 주 9) G. Houillon, O.Jolliet(2004), Life cycle assessment of processes for the treatment of wastewater urban sludge: energy and global warming analysis, Journal of Cleaner Production -57-

102 1400 오븐에서연소되어클링커생산. 마지막으로슬러지재로생산된시멘트는불활성폐기물저장센터에저장됨시멘트킬른에서의소각은유기물질을파괴. 그러나슬러지를건조할필요가있음 (95% 건조고형물함량 ). 수송은하수처리장에서시멘트공장까지필요. 슬러지가연소되는동안미량오염물질이대기로전달됨 4 석회안정화후매립 : 석회안정화후슬러지는하수처리장에서탈취시설을갖춘건물에 15 일동안저장됨. 석회슬러지 (30% 건조고형물함량 ) 는유기폐기물저장센터로보내짐. 매립은제한조건이많지않음. 슬러지는 30% 의건조고형물함량을가지면됨. 그러나프랑스와스위스는유기물질을포함하고있으나, 최종잔재물로여겨지지않는폐기물에대해매립을제한하는경향이있고, 또한하수처리장에서매립지까지수송이필요함 6개공정사이의비교 LCA 를수행하기위하여대체재를계산하고고려해야한다. 연구에서고려한대체재는 < 표 3-18> 과같다. < 표 3-18> 연구에서고려한대체재 시나리오석회 농장살포유동상소각 대체공정 질산암모늄 (20.8 kg ) 과인산염 (28.7 kg ) 염화칼륨 (2.4 kg ) Limeextinct (200 kg ) 천연가스 (180.5N m3 ) 건조슬러지시멘트킬른천연가스 (80N m3 ) 연료 (104 kg ) 석탄 (170 kg ) 이회토 (Marl) (87 kg ) 석회석 (263 kg ) 고화후매립 대체재로부터의자원소비및배출물질은빼주어야한다. 물질기여 (matercontribution): 농장살포는슬러지에서농장에제공된비료 ( 질소, 인산, 칼륨 ) 에관련된대체재를필요로함. 하수슬러지내의영양염의이용가능성이고려됨 ( 비율질소 61%, 인 70%).Bengtssonetal. 석회처리슬러지를이용하기때문에석회석대체도고려해야함. 시멘트킬른에서슬러지는클링커생산에필요한광물을제공함으로써석회석이용을회피함 -58-

103 에너지기여 (energy contribution): 유동상소각에서열은연도가스로부터회수되고, 하수처리장에이용됨. 이것은천연가스를절감함. 시멘트킬른에서, 슬러지연소가시멘트생산공정에필요로하는열을생산하기때문에슬러지는연료오일및석탄이용을줄임 슬러지처리시스템은 3단계의독립적인모듈로나뉜다.1. 각모듈에대해유입참조흐름설명 자원에관련된에너지및오염물질배출물을계산한다 ( 표 3-19). 매립지로부터의메탄, 열적산화공정으로부터의질소산화물배출과같은직접배출물질은더한다.2. 각시나리오에대해모든모듈로부터배출물질은더하고, 대체모듈로부터나오는것은빼준다 ( 예 ; 질산암모늄생산 ).3. 슬러지처리공정에의해생기는건조물질소실및폐수처리에기인한배출물질은더해준다. 마지막으로생물계이산화탄소는빼준다. < 표 3-19> 는시나리오유입물의요약을보여준다. 전기는모든처분방법에이용되었다. 농장살포에이용된전기는무시한다. 전기는슬러지탈수 (69 kwh/tdm) 및저장 (62 kwh/tdm) 에소비된것이다. 열분해및시멘트킬른에서의소각전에건조하는것은많은천연가스 (315N m3 /tdm) 와전기 (166 kwh/tdm) 를필요로한다. 습식산화의에너지소비는주로전기사용량이고, 산소를생성하기위해습식산화공정중에이용된다. 석회는주로안정화에이용되고 (400 kg CaO/tDM), 연소가스처리소비는덜중요하다 (30 kg /tdm). < 표 3-19> 시나리오별생산단계의자원흐름 구분 단위 AGRI INCI WETOX PYRO CEME LANDF Acid kg /tdm Activecoal kg /tdm Coppersulfate kg /tdm Electricity kwh/tdm Fuel kg /tdm Lime kg /tdm Naturalgas Nm3 /tdm Nitrogen kg /tdm Polymer kg /tdm Oxygen Nm3 /tdm Weld kg /tdm

104 < 표 3-20> 도시하수처리공정 LCA( 스위스 ) 스위스도시하수처리공정 LCA 주요투입물주요생산물영향범주처리기술기능단위시스템경계가정및제한사항 하수슬러지, 전기, 석회 퇴비, 메탄가스 에너지 - 지구온난화 1 농작지살포,2 유동상소각,3 습식산화,4 열분해,5 시멘트킬른에서의소각,6 매립 소화된건조슬러지 1 톤 농축조로부터나온소화되지않은슬러지 ( 소화 )- 탈수 - 주요프로세스 ( 농장살포, 소각, 매립등 ) 1 슬러지처리공정에서생기는건조물질소실및폐수는에너지소비및오염물질배출에고려해야함 2 모든공정에서생기는잔재물은안정화되지않음. 스위스에서는법률에따라안정화처리가필요로하는한, 민감도분석에서처리함 3 다른방식 ( 도로포장시기초채움재, 건물자재등으로의회수 ) 이존재하더라도, 산화공정 ( 소각, 습식산화, 열분해, 시멘트킬른 ) 에서의슬러지재및잔재물은최종폐기물저장센터로수송됨 4 슬러지및잔재물수송에대해거리는이연구에서고정함.40 톤트럭을이용한도로수송이고려되고, 에너지요구량에미치는영향이감도분석에고려됨 Combined sludge Module 11 Thickening Module 21 Dehydration Module 21 Dehydration Module 21 Dehydration Module 21 Dehydration Module 21 Dehydration Module 31 Liming Module 32 Storage + Drying Module 32 Storage + Drying Module 31 Liming Module 42 Storage of pasty sludge before landspreading Module 43 Storage of pasty sludge before incineration Module 41 Storage of liquid sludge Module 45 Storage of dried sludge Module 45 Storage of dried sludge Module 44 Storage of pasty sludge before landfilling Module 51 Transport by truck 40t Module 51 Transport by truck 40t Module 51 Transport by truck 40t Module 61 Storage+Landspreading Module 62 Incineration in fluidised bed Module 63 Wet oxidation Module 64 Pyrolysis Module 65 Incineration in cement kilns Module 51 Transport by truck 40t Module 51 Transport by truck 40t Module 51 Transport by truck 40t Module 71 Storage of incineration residues Module 72 Storage of wet oxidation residues Module 73 Storage of pyrolysis residues Module 75 Storage of cement produced with sludge ashes Module 74 Storage of pasty sludge Scenario1 : AGRI Scenario2 : INCI Scenario3 : WETOX Scenario4 : PYRO Scenario5 : CEME Scenario6 : LANDF -60-

105 3.2 전과정평가절차수립 유기성폐기물 LCA 방법론특징과적용방법론전과정평가 (LifeCycleAssessment;LCA) 는제품이생산되어처분까지의전과정을포함하는관리기법으로서제품을생산하기위하여원료를추출하는데서부터원료를가공, 제조, 출하, 유통, 소비, 폐기, 재자원화처리하여최종처분까지의단계를분석하는것을대상으로한다. 따라서,LCA 는제품, 공정및원료에대하여기술성, 경제성및환경성을평가하는적합한도구로활용되고있다 ( 그림 3-1). < 그림 3-1> 전과정평가개념도 LCA 중에서도제품의제조에서사용, 폐기에이르는전과정의환경부하를평가하고제품비교등을수행하는제품LCA(ProductLCA;PLCA) 가주류를이루고있다. 제조에서사용, 폐기에이르는흐름중에서폐기물의배출에서재이용또는처리처분되기까지의단계에착안하여평가하는것이폐기물LCA(WasteLCA;WLCA) 이다. 폐기물LCA 는폐기물의배출에서수집, 운반, 중간처리, 최종처분또는재활용까지의과정에서소비하는자원에너지량이나발생하는환경부하를산정하여폐기물처리시스템전체를종합적으로평가하는것이다. 제품LCA 는원료물질, 부품및최종제품과같은생산물을기준으로연구를수행하는반면, 폐기물LCA 는처리공정에투입되는폐기물을기준으로삼는다. 이때폐기물은생활폐기물처럼다양한물리적조성을가진혼합폐기물인경우가대부분이며, 폐기물의적정한처리만을목적으로하는공정은최종제품또는부산물이없 -61-

106 는경우도많다. 본과업에서는유기성폐기물의탄소수지 (carbon balance) 를이용하여대기또는수계로배출되는각종탄소화합물을고려하였고, 그결과전체환경영향의주요요인으로서탄소가어떠한형태 (CH 4 또는 CO 2 ) 로배출되는지를논리적으로분석하고계산하였다. 또한, 처리산물이시스템경계내에서재사용되는경우는처리산물에의한회피효과를고려하지않고, 시스템경계외부로공급되는경우에만회피효과를고려하여전과정평가를수행하였다. 예를들어, 음식물류폐기물의혐기성소화공정에서생산된스팀의경우시스템경계외부로공급된스팀에대해서만회피효과가인정되며, 소화조가온을위한내부사용스팀은경유등소화조가온용연료의사용량저감에직접적인영향을미치므로별도의회피효과는고려하지않았다. 유기성폐기물의처리공정에서는비닐류를포함하는잔재물과상당량의폐수가발생하게되며, 일반적으로폐수는해양배출되거나인근하수종말처리장으로연계처리되고, 잔재물은소각또는매립처리되고있다. 폐수및잔재물의처리방식에따른환경영향의차이가크게나타남에따라 (5.5.2 참조 ) 본연구에서는연구결과의신뢰도와활용도를높이기위해폐수및잔재물처리에따른하위흐름은연결하지않고상위흐름과처리공정자체환경부하만을고려하여전과정평가를수행하였다. 잔재물의소각및매립공정은기존국가 LCI 데이터베이스를활용하고폐수의해양배출및하수종말처리장처리공정 (4 개하수종말처리장데이터수집 ) 은본연구를통해구축된데이터베이스를이용하여필요시하위흐름연결을통해종합적인환경영향파악이용이하도록하였다. ISO 시리즈국제규격에의거하여유기성폐기물처리방법별목적및범위정의, 전과정목록분석 (LCI), 전과정환경영향평가 (LCIA), 전과정해석방법및경제성평가등전과정평가 (LCA) 절차에따라수행하였다 ( 그림 3-2) 처리공정별대상시스템및시스템경계선정처리공정별시스템을분석하여대상시스템을명확히구분하고, 특징및주요투입산출물에대한자료를수집하고분석을실시한다. 처리공정별로시간적, 지리적, 기술적경계를선정한다. -62-

107 Based on ISO (1) 목적및범위설정 (5) 보고 (6) 검토 (2) 목록분석 (4) 결과의해석 적 용 (3) 영향평가 - 개발 / 개선 - 전략기획 - Marketing - 공적정책입안 기타환경측면 < 그림 3-2>LCA 구성요소및수행절차 목적및범위정의연구의목적과범위정의는연구의전체적인방향을설정하는단계로서전체연구결과에도큰변화를가져올수있기때문에매우신중하고정확하게수행되어야한다. 연구의목적정의단계에서는연구의목적, 이용분야, 대상청중을명확하게명시해야한다. 또한연구를수행하는단체나기관명도명시해야한다. 연구의범위정의에서는전과정평가를수행하기위한전반적인범위를정의하는단계로서, 연구수행의정량적인기준이며처리공정들의환경성을비교할수있는수단인기능및기능단위를설정해야하고, 대상시설의시스템경계를설정해야한다. < 그림 3-3> 일반적시스템경계선정모식도 -63-

108 또한연구수행의범위인시스템경계와수집될데이터의범주와투입산출의초기포함기준을정하고수집될데이터의수준을결정하는데이터품질요건을세워야하며, 연구에사용될가정과사용될영향평가방법론, 정밀검토의수행여부등을결정해야한다 전과정목록분석방법및절차수립 ISO 14041,14048 국제규격에의거하여처리공정별전과정목록분석방법및절차를수립한다. 전과정목록목록분석단계는전과정평가의두번째단계이며전과정평가의가장핵심적인단계로대상시스템과관련된투입물과산출물에대한데이터를물질수지나에너지수지, 할당등을적용하여정량화하는과정이다. 이렇게계산된환경부하는영향평가에서잠재적인환경영향을평가하는데사용된다. 전과정목록분석단계는 < 그림 3-5> 에나타나있다. 목적및범위정의 데이터수집을위한준비 개정된데이터수집 Sheet 데이터수집 데이터수집쉬트 데이터검증 수집된데이터 검증된데이터 단위공정별데이터세트구축 할당과재활용 기능단위별데이터구축 단위공정별검증된데이터 데이터집단화 기능단위별검증된데이터 필요한추가데이터및단위공정들 시스템경계의재설정 계산된목록 완성된목록 < 그림 3-4> 전과정목록분석절차 자료 :ISO 14041:1998(E)Goalandscopedefinition& Inventoryanalysis,p8-64-

109 1 공정흐름도작성및단위공정결정대상시스템에대한데이터를수집하기전에전체공정을파악하고수집될데이터에대해파악하는단계로공정흐름도를작성함으로써공정을파악하고, 데이터수집의용이성과데이터관리체계를고려하여단위공정을설정한다. < 그림 3-5> 단위공정및주요데이터범주 < 그림 3-6> 단위공정작성사례 2 대상시스템내부데이터수집 공정흐름도가작성되었으면데이터를수집해야하는데, 직접문헌조사를이용하 기도하지만실제공정상의데이터를수집하기위해서는설문서를이용하는방법이 -65-

110 주로사용된다. 데이터를수집할때에는연구목적에부합하는정량적인데이터와정성적인데이터를수집하며, 데이터수집시반드시데이터의출처를기입하여차후데이터의확인과데이터품질을평가할수있도록한다. 각종배출물의미래발생예측데이터는각종문헌및인과관계를고려하여산출한다. 3 대상시스템외부데이터수집 대상시스템외부의기술계로연결되는상위및하위흐름경로를파악하고, 상위 및하위흐름과관련된데이터베이스를수집하고그내용을검토한다. 4 데이터검증수집된데이터는물질수지, 에너지수지, 용수수지를점검하고, 데이터차이, 이상치등에대한검증을실시한다. 이론및문헌정보, 유사공정데이터와의비교검토실시하여검증을한후초기에설정된데이터품질요건과부합하지않는데이터는다시수집해야한다. 이러한과정을통해완성된전과정목록은초기에설정된기능단위에맞게환산한다 (< 그림 3-7>,< 그림 3-8> 참조 ). 투입물. 유기성폐기물. 전기용수연료화학약품등 단위공정 산출물 처리산물폐수대기배출물잔재물등 < 그림 3-7> 물질수지 (MaterialBalance) 점검 투입용수.. 공업용수상수지하수스팀등 단위공정 배출용수 폐수수증기응축수등 < 그림 3-8> 용수수지 (WaterBalance) 점검 -66-

111 5 데이터계산검증된데이터를처리, 계산과정을통해전과정목록 (LCI) 에적합하도록가공한다. 다중투입물또는다중산출물의발생, 열린고리형재활용시스템등에의해할당문제가발생할경우적절한할당방법을적용하여환경부하를분배한다. 6 처리공정별전과정목록분석처리공정별로주요파라미터의투입산출물량을분석 검토한다. 처리방법, 처리시설용량, 가동률증감, 잔재물처리방법등에따른시나리오를수립하고결과를분석한다. 각시나리오별주요투입산출물량을분석하고환경부하를도출한다 전과정영향평가방법론선정 ISO 규격, 환경부및산업자원부영향평가방법론을참조하여전과정영향평가방법론을선정한다. 전과정목록분석결과얻어진목록항목의잠재적인환경영향을평가하는과정은일반적으로 < 그림 3-9> 와같다. SO2 NOx HCl Others H + -eqv ; AP Acidification weighting factor NOx NH3 P Others PO 4- -eqv ; EP Eutrophication Total Impact CO2 CH4 CFC Others CO 2- -eqv ; GWP Global Warming weighting factor 분류화 특성화 정규화 가중치부여 < 그림 3-9> 전과정영향평가의일반적인절차 자료 : 한국품질환경인증협회 (1998), 환경전과정평가 (LCA) 의이론과지침,p

112 전과정목록분석을수행한후에대상제품에대한환경측면을파악하기위해서는전과정영향평가는필수적이다. 전과정영향평가는목록분석의결과를영향범주별로분류하는분류화 (classification) 단계와영향범주별로분류된목록파라미터들이영향범주에미치는영향을정량화하는특성화 (characterization) 단계, 영향범주별환경영향을지역적인인자또는시간적인인자, 인구수에의한인자등에의해기여한환경영향으로나누는정규화 (normalization) 단계, 마지막으로영향범주별상대적인가중치를결정하는가중치부여 (weighting) 단계로진행된다. 분류화와특성화단계는필수적인단계이지만정규화와가중치부여단계는선택사항이므로특성화결과에가중치를부여하여영향평가를하고자한다. 가. 분류화 (classification) 전과정목록분석단계에서도출된투입물과생산물들을해당영향범주별로모으는과정이다.ISO14042 영향평가방법론과국제공인방법론등객관적, 과학적근거확보에기초한 8개영향범주를고려하였다. 실제로목록항목이환경에미치는영향은매우복잡하기때문에분류가생각처럼용이하지않다. 분류화는다음과같이크게두단계로이루어지며, 모식도를 < 그림 3-10> 에나타내었다. 첫째, 문헌상으로알려진사실에입각하여목록항목을환경에미칠수있는영향과정성적으로연결시키는것이다. 예를들어 CO 2 가목록항목일경우문헌상으로는 CO 2 는지구온난화의원인이되므로지구온난화에연결시키는것이다. 물소비량자원소비량에너지소비량 자원고갈 목록 CO2, CH4 N2O, Others SO2, NOx HCl,, Others 지구온난화산성화 영향범주 각종중금속및화합물 인간독성 < 그림 3-10> 분류화단계모식도 -68-

113 둘째, 해당영향범주내로연결된모든목록항목들을취합하는과정이다. 예를들어,CO 2,CH 4,CFC 및 NOx 등의목록항목들을지구온난화라는영향범주로취합하는것이다. 결과적으로분류화과정을통하여목록항목이환경에미치는영향의형태를알수있게된다. (1) 병렬효과 (ParalelEfect) 병렬효과란해당시스템에서발생된하나의오염원이서로다른효과를야기시키는현상을가리킨다. 예를들어, 어떤활동에의하여 NOx 가배출되면,NOx 는산성화, 부영향화, 인간독성등의효과를야기시킨다. (2) 직렬효과 (SerialEfect) 직렬효과란해당시스템으로부터발생된하나의오염원이하나의효과를야기시키고, 이것이또다른효과를발생시키면서연쇄적으로오염을유발하는현상을말한다. 예를들어,BOD 가배출되었을경우 1차효과로부영양화를야기시키고, 그로인해 2차로물고기가사멸되고, 물고기의사멸이결국에는종다양성감소로이어지는일련의과정을직렬효과라한다. (3) 세부영향범주별로환경에미치는영향 다음에서는세부영향범주별로환경에미치는영향을고찰하였다. 1 자원고갈 (AbioticResourcesDepletion;ARD) 영향범주로서의천연자원은 기능단위를생산하기위해필요한기술계로들어가는유입물 로정의된다. 천연자원에는크게무생물자원, 생물자원, 그리고대지등이속한다. 분류화에서는무생물자원을매장물 (Deposits), 축적물 (Funds), 유출물 (Flows) 로분류하고, 있다. 여기서, 매장물이란일정기간동안 ( 대개인간수명기준 ) 재생가능성이제한적이거나없는자원으로결국채취하면고갈되어버리는것을말한다. 축적 -69-

114 물이란고갈될수도있고그렇지않을수도있는것을가리킨다. 축적물이채취되면일시적으로줄어들지만, 본질적으로재생가능한것이다. 이는단지지속가능한방법으로채취될경우에가능하다. 유출물은끊임없이흘러들어오는자원을말한다. 이것은인간이끊임없이사용해도근본적으로인간에의해고갈될수없는것이다. 2 지구온난화 (GlobalWarming;GW) 온실가스들이지구로부터복사되는적외선을흡수하여지구로유입되는태양에너지와지구에서유출되는에너지간의균형이흐트러져지구내의온도가상승되는현상을말한다. 지구온난화를유발하는가스는다음과같다. 직접적 : 적외선을흡수하며대기중에장시간체류하는가스 ( 예,CO 2 ) 간접적 : 대기중에서반응에의하여생성된적외선을흡수하는가스 ( 예,HC 가태양광과반응하여지표면에생성되는오존 ) 3 오존층고갈 (OzoneDepletion;OD) 성층권내에있는오존층의고갈현상은태양광및먼지입자 / 얼음결정등에의한촉매반응에의해유발된다. 주로할로겐화합물이성층권으로방출되거나이동되었을때이러한현상이일어난다. CFC 배출 CFC 분자분해 오존층고갈 자외선투과량증가 지구온난화 인간보건영향 식량생산량 / 종다양성감소 4 광화학산화물생성 (PhotochemicalOxidantCreation;POC) 광화학산화물은주로 NO 2 나 VOC 등이자외선과반응하여대류권내에서생성된오존등의산화물로서, 식물에피해를주고스모그현상을일으키며, 인간보건에도영향을미친다. 광화학산화물을생성하는 1차오염물질로는 VOC,CO,NO 2 등이있으며,2 차오염물질로는오존, 알데히드,PAN 등이있다. -70-

115 탄화수소등배출 광화학산화물생성 기관지손상 인간보건위해 식물성장제한 식량생산량 / 종다양성감소 5 산성화 (Acidification) 산성화는토양이나수중의수소이온 (H+) 농도증가, 즉 ph 감소현상을의미한다.pH 감소는다음과같은환경영향이외에토양이나수중의양이온 (Mg 2+,Ca 2+ ) 과지표수의완충능력 ( 알칼리도 ) 을감소시킨다. SOx 등배출 산성비 산성화 : 호수의산성화 물고기사멸 종다양성감소 6 부영양화 (Eutrophication;EU) 토양과수중에서영양상의균형이깨지는현상을말하며, 수중과퇴적층에서산소결핍등의현상을야기시킨다. 부영양화를초래하는원인물질로는대기중으로배출된질소화합물, 수중으로배출된질소, 인및유기물질등이있다. 토양부영양화는대기중으로배출되는 NOx 와토양속의질소와인에의한것이다.NOx 의경우, 자동차배기가스가주요출처이다. 수중생태계에질소나인이증가하게되면식물성플랑크톤및유기물질의생산이증가하게되고, 그결과산소의소모가급격이진행되어결과적으로생태계에바람직하지않은변화를초래한다. 질소, 인등배출 부영양화 조류의급성장 냄새유발 호수의위락성상실 식물성장제한 식량생산량감소 종다양성감소 7 생태계독성 (Ecotoxicity;ET) 생태계에미치는오염물질의영향을말하며, 수중생태계독성 (Aquatic Ecotoxicity) 과육상생태계독성 (TerestrialEcotoxicity) 을다룬다. 생태계에미치는오염물질들의독성영향은다양하다. 일반적으로생태계독성물질은합성화학물질이대부분을차지하며, 생체내에 -71-

116 축적되어배출및분해가잘이루어지지않고장기적인영향을미친다. 8 인간독성 (HumanToxicity;HT) 인간독성은각종중금속및화합물에의해인간에미치는독성을말하며, 대기오염물질, 수질오염물질, 토양오염물질에의한인간독성으로나눌수있다. 인간에미치는오염물질의독성에는급성독성, 만성독성, 돌연변이성, 발암성효과등이있다. 일반적인특성은생태계독성과같다. 나. 특성화 (characterization) 영향범주별로분류된파라미터들이각각의영향범주에미치는영향을정량화한 후, 영향범주별로잠재적인총영향을합산하는과정이다. < 그림 3-11> 특성화단계모식도 각영향범주기준물질에대한상대적영향정도를수치화한특성화인자 (characterizationfactor) 를이용하여특정영향범주에속하는모든목록항목들의잠재적인영향을합산한다. 예를들어, 온실효과와같은영향범주에미치는환경영향은지구온난화정도 (GlobalWarming Potentials;GWP) 라는상응인자 (equivalency -72-

117 factor) 를이용하여구한다. 상응인자들은영향범주들과직접적으로연관된메커니즘에기초를두고산출되어야한다. 즉잠재적인환경영향은목록항목의환경부하량에해당목록의상응인자를곱함으로써구할수있다. 범주별잠재적환경영향 = 목록항목환경부하량 해당목록의상응인자값 (1) 자원고갈상응인자 (AbioticResourceDepletionPotentials;ADP) 무생물자원고갈에관한상응인자를말하며, 각각의접근방법에따라 ADP 의정의가달라진다. 매장량기준 (Reserve-Base) 접근방법의경우에자원의소비량을감안하지않고매장량만을감안하였기때문에합리적이지않으며, 매장량-사용량기준 (Reserve-to- Use) 접근방법의경우자원의양을나타내는단위 ( 무게또는부피 ) 에따라특성화결과에차이가난다. 매장량기준 (Reserve-Base) 접근방법에의한상응인자 ADP=1/R j [1/kg] R j = 현재경제적으로채굴할수있는 j라는자원의매장량 [ kg ] 매장량-사용량기준 (Reserve-to-Use) 접근방법에의한상응인자 ADP=U j /R j [1/yr] U j =j라는자원의전세계연간사용량 [kg/yr] 매장량-사용량변형기준 (ModifiedReserve-to-Use) 접근방법에의한상응인자 ADP=(1/R j )*(U j /R j ) [1/kg yr] (2) 지구온난화상응인자 (GlobalWarmingPotentials;GWP) 지구온난화는범지구적환경문제로공간적분포에무관하고, 시간에따라영향의정도가달라진다. 따라서특성화값에서는온난화가스의대기중체류시간과가스의흡수성질이고려대상이된다. GWP 값은기후변화에관한정부간패널 (IntergovernmentalPanelon Climate Change;IPCC) 에의해서개발된상응인자값이일반적으로사용된다.IPCC 에서는 20 년,100 년,500 년의시간기준으로 GWP 값을계산하였다. -73-

118 GWP= a j *M j dt / aco 2 *Mco 2 dt (3) 오존층고갈상응인자 (OzoneDepletionPotentials;ODP) 오존층고갈에대한상응인자는오존층을파괴하는물질의정도를 CFC 11 에의 한오존감소정도를기준으로나타낸다 ODP= j 라는목록항목에의한성층권오존감소 CFC 11 에의한성층권오존감소 (4) 광화학산화물생성상응인자 (Photo-ChemicalOxidantCreation Potentials;POCP) 광화학산화물을생성하는물질에대하여에텐 (Ethene,C 2 H 4 ) 을기준으로상대적인광화학산화물생성정도를구한다. POCP= j 라는목록항목 1g 배출로인하여생성되는오존량,gO 3/g i Ethene1g 배출로인하여생성되는오존량,gO 3 /g ethene (5) 산성화상응인자 (AcidificationPotentials;AP) 산성화를유발하는물질에서배출되는양자 (H + ) 의수를 SO 2 당량으로나타낸다. 공간적특성으로인해산성화는국가적, 지역적환경영향으로간주된다. 따라서공간에따라다른상응인자의개발이필요하다. 즉, 국가적 지역적기준으로산성화가일어나는지역의상대적인민감도를파악하여상응인자값산정에고려해야한다. (6) 부영양화상응인자 (EutrophicationPotentials;EP) 부영양화를야기하는물질의산소소모량을 NOx 또는 PO 3-4 기준으로나타낸다. 부영양화에의한환경영향의귀착점을나타내는지표로는산소소모가사용된다. Eutrophication= (EP j *M j ) EP j :j 라는목록항목의 PO 3-4 를기준으로한부영양화상응인자,gPO 3-4 -eq/g M j :j 라는목록항목의배출량,g -74-

119 (7) 생태계독성생태계에관한상응인자는수계와토양계에미치는오염물질의영향으로구분하여나타내며, 수중생태계독성 (Ecotoxicity to Aquatic;ECA), 육상생태계독성 (Ecotoxicity to Terestrial,ECT) 로나타낸다. 이방법은대기독성에대한고려는하지않는다. 수질오염물의경우에종말 (Fate) 에대한영향은고려하지않지만, 토양오염물의경우에는부분적으로종말 (Fate) 를고려한다. 특성화상응인자는수계 (mg/ m3 ) 와토양계 (mg/soil) 에대한최대허용농도 (Maximum TolerableConcentration;MTC) 를이용하여구하며,MTC 의역수로정의된다. (8) 인간독성의상응인자인간독성에대한상응인자는대기, 수계및토양계에미치는오염물질의영향으로세분하여나타낸다. 대기배출물의인간독성상응인자 (AirEmisionforHumanToxicity;HCA) 수계배출물의독성상응인자 (WaterEmissionforHumanToxicity;HCW) 토양배출물의독성상응인자 (SoilEmissionforHumanToxicity;HCS) 유기성폐기물처리방법별전과정해석수행 발생량증감, 가동률증감, 수송거리변화, 처리효율개선등변화양상을시나리 오별로수립하여환경영향및비용을비교한다. 가. 민감도분석 민감도분석등을통해전과정평가의결과에대해각업체별, 처리방법별데이터 간상호검증 (Crosscheck) 을실시한다. 나. 주요요인도출 투입 생산물, 영향범주, 공정및전과정단계별로주요요인을도출한다. 목록분석결과 : 에너지사용, 배출물, 고형폐기물등 -75-

120 < 방법론점검 ( 가치평가 )> 완전성점검 : 결과해석에필요한모든관련데이터가유용하며완전하다는것을보증하는것. 실제기록된데이터가나타내는사이트의수를지역범위에포함되어있는사이트의수로나눈값으로표현 민감도점검 : 개별적인선택안또는값의적은변화에따른 LCA 연구결과의민감도를분석함으로써연구수행과정의적합성을보장 일관성점검 : 사용된가정및방법론, 데이터가일관성있게유지되었는지를점검하는것 출처 ( 문헌, 현장데이터 ) 정확성 기술적수준 시간적범위 데이터년도 지역적대표성 기능 영향평가결과 :GWP 등 특정단위공정 : 수송, 에너지제조등 다. 시나리오별환경성및경제성분석발생량증감, 가동률증감, 수송거리변화, 처리효율개선 ( 잔재물처리방법 ) 등에따른시나리오를수립한다. 각시나리오별주요투입산출물량을분석하고환경성및경제성을분석한다. 발생원에서의감량은유기성폐기물처리공정별전과정평가시기능단위당환경영향에영향을미치지않으므로본연구에서는처리시설용량별환경성및경제성비교를실시하였다. -76-

121 3.3LCA 목적및범위에맞는대상시스템및시스템경계설정 대상시스템선정 전과정평가의연구대상으로는인간의경제적활동, 즉제품이나서비스시스템등이있다. 전과정평가는하나의제품이나시스템서비스에대해서단독으로연구할수있으며, 또한같은기능을가진두가지이상의제품이나서비스에대해서서로비교연구할수있다. 본연구에서는음식물류폐기물및하수슬러지의처리방법별로환경성및경제성을비교하기위해각각의처리경로와처리용량, 가동률, 표준처리방식등의현황및향후적용가능한기술등에대한문헌조사및현장조사등을통하여적합한처리방법별대상을선정하였다. 음식물류폐기물의주요처리방법은건 습식사료화, 퇴비화, 메탄화 ( 하수병합포함 ), 소각, 매립으로구분되며, 하수슬러지의주요처리방법은메탄화주10), 퇴비화, 건설자재화, 해양배출, 소각, 매립으로구분된다. 음식물류폐기물의자원화생산물의종류별대체재는사료, 퇴비, 메탄가스생산으로하였고, 하수슬러지자원화생산물의종류별대체재는퇴비, 건설자재 ( 시멘트원료 ) 생산으로선정하여생산공정및시스템을조사하는것으로하였다. 비교대상시설의대표성을확보하고, 전과정평가의수행목적과의일치를위해서국립환경연구원의 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ)- 유기성폐기물의처리실태및특성조사 에수행된자원화제품종류별, 배출원별, 규모별특성을고려하여조사대상으로선정하였다. 주 10) ISO 14040에따르면비교주장의결과가대외에공표될시에는각별한주의를요하고있으며매우엄격한제한조건을충족해야한다 ( 예를들면, 비교대상시스템들은반드시동등한기능및기능단위, 시스템경계, 데이터의품질과수행방법론등을가져야하는것으로되어있어, 하수슬러지의메탄화는하수처리공정의일부로본연구에서대상으로하는하수슬러지케익의처리와는별개의시스템경계를가지는것이어서다른처리방법과의비교는하지않는것으로한다. 자료 : 한국품질환경인증협회 (1998), 전게서,p39-77-

122 가. 음식물류폐기물전국 262 개처리시설을 폐기물처리시설의세부검사방법에관한규정 ( 환경부고시제 호 ( ) 별표4의 음식물류폐기물처리시설의세부검사방법 에따라음식물류폐기물처리시설을분류하고, 처리방법별로표준공정을갖추고있고산물의품질이평가기준에적합한처리시설을대상시설로선정하고자하였다. 또한자원화제품종류별, 규모별특성을고려하여대표성을확보하고자하였다. 국가데이터베이스의객관성을확보하기각처리방법에대해 3개시설을선정하였으며, 처리방법중시설수가전국 10 개미만인경우는 1개이상을선정하여조사하는것을기준으로하여, 총 19 개시설을조사대상으로선정하였다. < 표 3-21> 음식물류폐기물처리방법별조사대상시설 처리방법전국시설수조사대상수조사대상시설 습식 86 3 AA,AB,AC 사료화 건식 32 3 AD,AE,AF 발효 0 0 퇴비화 AG,AH,AI 메탄화 혐기성소화 10 2 AJ,AK 하수병합 5 2 AL,AM 소멸 2 0 감량화 발효 건조 5 0 파쇄 / 탈수 / 건조 8 0 부숙토 ( 토지개량제 / 매립시설복토재 ) 0 0 지렁이분변토생산 2 0 기타 생석회처리 1 0 버섯재배 1 0 소각 3 AN,AO,AP 매립 3 AQ,AR,AS 계

123 < 표 3-22> 음식물류폐기물처리방법별조사대상처리시설 방법분류기호소재지 시설용량 ( 톤 / 일 ) 크기 AA 서울특별시 구 240 중 ( 대 ) 건식사료화 AB 서울특별시 구 50 소 AC 경기도 시 150 대 AD 서울특별시 구 50 중 습식사료화 AE 경기도 시 40 소 AF 경기도 시 80 대 AG 서울시 구 30 소 퇴비화 AH 경기도 시 120 대 메탄화 혐기성소화 하수병합 AI 경기도 시 60 중 AJ 경기도 시 20 소 AK 경기도 시 30 소 AL 부산광역시 구 120 대 AM 대구광역시 구 98 대 AN 경남 시 (50 1) 소 소각 AO 경기도 시 (300t 2) 대 AP 부산광역시 구 (200t 2) 대 AQ 인천광역시 구 362,507.5 천m3 대 매립 AR 경기도 시 1,435 천m3 중 AS 경기도 시 천m3 소 -79-

124 나. 하수슬러지앞서제2장 2.2 하수슬러지처리현황에서살펴본바와같이, 하수슬러지는 2003 년말현재전국 231 개하수처리시설에서발생하는약 6,664 톤 / 일중해양배출 73.3%, 소각 11.5%, 재활용 10.7%, 육상매립 4.5% 로처리되고있어, 처리방법별비교가객관성을갖기가어려움을나타내고있다. 재활용방법에는시멘트원료화, 녹생토, 지렁이퇴비화, 토양개량제등이있으나실제일정정도의규모를갖춘시설에서운영되고있는퇴비화 ( 지렁이사육포함 ), 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 로구분하여조사대상시설을선정하였다. 음식물류폐기물처리시설대상선정과마찬가지로국가데이터베이스의객관성을확보하기각처리방법에대해 3개시설을선정하였으며, 처리방법중시설수가전국 10 개미만인경우는 1개이상을선정하여조사하는것을기준으로하여, 총 18 개시설을조사대상으로선정하였다. < 표 3-23> 하수슬러지처리방법별조사대상시설 처리방법전국시설수조사대상수조사대상시설 메탄화 ( 혐기성소화 ) 습식건식발효 (231) 3 BA,BB,BC 하수슬러지케이크처리와는별개임 퇴비화 퇴비화 6 1 BE 22 3 지렁이사육 16 2 BD,BF 건설자재화 13 3 BG,BH,BI 시멘트원료및소각후건설자재로재활용 해양배출 BJ,BK,BL 소각 전용소각 18 1 BM 25 3 연계소각 7 2 BN,BO 매립 59 3 BP,BQ,BR 계 (231) 18 같은시설이라도공정이달라별개의조사대상으로구분 -80-

125 < 표 3-24> 하수슬러지처리방법별조사대상처리시설 방법분류기호소재지 처리량 ( 톤 / 일 ) 크기 메탄화 ( 소화 ) BA 서울특별시 구 대 BB 경기도 시 중 BC 서울특별시 구 대 BD 경남 군 8 소 퇴비화 BE 경기 군 100 대 BF 경기도 시 10 소 건설자재화 해양투기 BG 서울특별시 구 대 BH 경기도 시 대 BI 충북 시 소 BJ 서울 구 대 BK 서울 구 대 BL 경기도 시 대 소각 전용소각 연계소각 BM 경기도 시 대 BN 경남 시 0.75 소 BO 부산시 구 소 BP 인천광역시 구 362,507.5 천m3 대 매립 BQ 경기도 시 1,435 천m3 중 BR 경기도 시 천m3 소 다. 대체재조사대상선정 음식물류폐기물과하수슬러지의자원화산물의대체재조사대상을 < 표 3-25> 에 나타내었다. 남은음식물사료는단미사료로분류되고있어타단미사료 ( 옥수수피, 대 -81-

126 두박, 소맥피, 쌀겨등 ) 의제조업체를선정하여생산공정과공정의투입 산출물을분석하는것으로하였다. 음식물류폐기물과하수슬러지로만든퇴비는부산물비료로분류되며, 유기성비료업체중에서가장유사한처리공정을거치는축분퇴비를대체재로선정하고, 이러한시설중농협납품퇴비우수생산업체를선정하였다. 메탄가스는대부분처리시설에서자체가온용스팀으로사용하고있어 LNG 를이용한열에너지 ( 스팀 ) 생산공정을대체재로선정하였다. 각자원화제품의대체재별로 3개공정을선정하는것을기준으로하여 12 개공정을대상으로선정하였으며, 하수슬러지의건설자재화는시멘트원료를생산하고있는점을감안하여, 국가 DB 가구축된시멘트를선정하여국가 DB 를활용하는것으로하였다. < 표 3-25> 대체재조사대상처리시설 방법분류기호소재지 처리량 ( 톤 / 일 ) 크기 CA 충북 군 - 중 사료 CB 서울특별시 구 - 대 CC 경기도 시 - 대 CD 경기도 시 26 소 CE 경기도 시 15 소 축분퇴비 CF 경기도 시 10 소 CG 강원도 시 15 소 CH 강원도 시 20 소 CI 강원도 시 12 소 CH 4 가스대체재 CJ CK 경기도 시 서울특별시 구 LNG 를이용한열에너지 ( 스팀 ) 생산공정 전기 전기 DB 활용 시멘트 시멘트국가 DB 활용 -82-

127 3.3.2 시스템경계설정처리방법별비교를위해서는비교대상시스템들이반드시동등한기능및기능단위, 시스템경계, 데이터의품질과수행방법론등을가져야하는것으로되어있다. 시스템이란분명하게정의된어떤기능을수행하는일련의활동들의집합체로서광범위한의미에서의시스템은원료의획득으로부터출발하여산업체또는소비자의사용을거쳐폐기까지를말한다. 음식물류폐기물의전과정은배출 ( 발생 ), 수집운반 ( 적환, 수송포함 ), 처리공정 ( 사료화, 퇴비화등 ), 잔재물처리, 생산물 ( 사료, 퇴비 ) 유통등을포함한다. 각처리공정에이르기까지, 또그이후의공정이동일하지는않으나수송거리기준의시나리오를중심으로동일시하고, 처리공정자체에중점을둔시스템경계를설정하였다 ( 그림 3-13). 그러나, 데이터수집과비용이라는제약요인으로인해현실적으로전과정에대한모든데이터를수집하는것은불가능하므로결과에큰영향을미치지않는공정에대해서는사정 ( 査定,cut-of) 기준을적용하여시스템경계에서제외할수있으며, 이렇게제외된공정은무슨기준으로제외시켰는지, 무슨가정을적용했는지기술하였다. 장치제조 운송수단제조 장치제조 운송수단제조 시설증설 운송수단제조 가정, 음식점 봉투 트럭 적환장적재함 트럭 처리시설 퇴비트럭 원예에이용 용기 담수에처분 하수처리공정 수송 ( 제외 ) 매립, 소각 해양투기 협잡물폐수 음식물부형재음식물취급공정 부형재전기, 공정수 메탄사료퇴비 전기이용 축산에이용 원예에이용 대체에너지생산 대체사료생산 대체퇴비생산 부형재, 전기의생산 < 그림 3-12> 음식물류폐기물전과정평가시스템경계 -83-

128 초기시스템경계설정과정에서어떤할당방법을사용할것인지와어떠한데이터범주를선택할것인지에대한고려를해야한다. 일반적인할당원리및절차가재사용과재활용에대해서도적용가능하나, 추가적인검토가요구된다. 그이유는첫째, 재사용과재활용 ( 퇴비화및재사용 / 재활용과동일한것으로간주될수있는에너지회수및기타공정 ) 은원료의추출및가공, 제품의최종폐기에대한단위공정과관련된투입 / 산출물이하나이상의제품시스템에의해공유됨을의미할수있고, 둘째, 재사용및재활용을통해그이후사용시물질의고유한특성이변경될가능성있으며, 셋째, 회수공정에대한시스템경계정의시, 특별한주의가요구되기때문이다. 데이터의범주는 < 표 3-26> 에처리공정에대해주요투입 산출물로나타내었다. 음식물류폐기물과하수슬러지가원료물질로투입되고, 보조제, 에너지, 공정수등이투입된다. 처리공정을거쳐대기 ( 악취포함 ), 수질, 고형폐기물등의환경오염물질의배출, 처리산물로서사료, 퇴비, 메탄가스등이주요산출물이다. 이와함께동일한시스템경계를가지고경제성평가를위해각공정의투자비용및운영비용을조사하였다. < 표 3-26> 주요투입 산출물 투입물 산출물 구분물질명 원료물질유기성폐기물 ( 음식물류폐기물, 하수슬러지 ) 보조제 ( 부형재 ) 톱밥, 대두박, 옥수수피등 에너지 Power, Natural gas, Heavy fuel oil, Light fuel oil, 공정수 제품 (or 공정 ) 사료 퇴비 가스 대기배출물 수계배출물 고형폐기물 상수, 지하수, 공업용수 조단백, 조지방, 조섬유, 수분, 조회분, 염분, 유해물질 ( 납, 수은, 카드뮴, 아플라톡신 ) 유기물, 유해성분 ( 비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 구리, 아연, 니켈 ), 질소, NaCl, 수분 원소조성, 대기오염물질, 발열량 부숙토유해물질 ( 비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 수은 ) Carbon dioxide, Carbon monoxide, Nitrogen oxides, Sulphur dioxide, Dust, Hydrogen chloride 악취 ( 암모니아, 황화수소, 메틸메르캅탄, 아세트알데히드 ) BOD, COD, Suspended solids Ash -84-

129 제4장유기성폐기물처리방법별전과정목록분석 (LCI)/ 전과정영향평가 (LCIA) 연간데이터를모두통합한투입 생산물목록과기준흐름을이용하여에너지, 환경영향등처리공정 (gatetogate) 목록을작성하였다. 처리공정 (gatetogate) 목록중기술계로투입되거나산출되는항목에대해상위및하위흐름데이터베이스를연결하여전과정목록 (LifeCycleInventory;LCI) 데이터베이스를구축한다. gravel 1kg LCA s/w 를이용한 DB 전환 gravel 1kg 생산에따른총투입산출물목록 No Substance Category Unit Total Gravel I Electricity N Barge I 1 As Air kg 5.2 3E-12 x 5.23 E-12 x 2 baux ite Raw μg 4 99 x benzene Air kg 1.6 7E-08 x 1.67 E-08 x 4 BO D W ater ng 7.6 8E+03 x E+03 5 Cd Air kg 5.2 3E-12 x 5.23 E-12 x 6 Cl- W ater μg 16.6 x CO Air μg 1.6 3E+04 x E+04 8 CO 2 Air g 7.73 x co al Raw mg 5 78 x coal dust Air kg 1.07E-07 x 1.07E-07 x 11 coal ETH Raw kg 3.07E-07 x 3.07E-07 x 12 CO D W ater ng 1.5 4E+04 x E Cr Air kg 2.0 9E-11 x 2.09 E-11 x 14 crude oil Water kg 6.16E-10 x 6.16E-10 x 15 crude oil IDERaw mg 1.60E+03 x E Cu Air kg 5.2 3E-12 x 5.23 E-12 x 17 Cx Hy W ater μg 30.7 x Cx Hy Air μg 1.2 5E+04 x E dust (SPM) Air μg 527 x < 그림 4-1>LCA 소프트웨어를이용한상위흐름연결사례 4.1 음식물류폐기물음식물류폐기물의배출 ( 발생 ), 수집운반 ( 적환, 수송포함 ), 처리공정 ( 사료화, 퇴비화등 ), 잔재물처리 ( 소각, 매립, 재활용등 ), 생산물 ( 사료, 퇴비등 ) 유통까지에이르는단계별로전과정목록을분석하기위한현장조사및설문조사, 시험 분석을실시하였다. 음식물류폐기물처리공정및비용데이터수집을위한설문지구성내용은 < 표 4-1> 과같다. -85-

130 < 표 4-1> 음식물류폐기물처리공정및비용데이터수집을위한설문지 ( 안 ) - 시간기준 : 대구분중구분세부내역 일반자료 처리공정 폐수처리 협잡물처리 ( 고형폐기물 ) 산물유통 0-1 일반사항작성자내역 0-2 처리시설일반부지면적, 시설용량, 처리량 0-3 고정비용부지비용, 건축비용, 기계구입 - 설치비용등 0-4 운전비용 1-1 반입량 1-2 반입물성상관련 운전인원, 인건비, 보험료, 시설유지 보수비, 수도세, 도시가스비, 세금과공과, 지급수수료등 반입지역, 배출원종류, 반입방식, 평균반입량, 반입비용 물리적조성, 삼성분, 원소구성, 발열량등 1-3 부형재투입량부형재사용량, 단가 1-4 투입용수량투입용수량 1-5 투입약품량투입약품종류, 단가, 양 1-6 투입중장비차량 1-7 폐수발생량폐수발생량 중장비차량의종류, 연료종류, 사용량 2-1 폐수성상관련 BOD, COD, SS, 중금속등 2-2 폐수처리투입약품, 전력, 슬러지발생량등 2-3 해양배출 3-1 협잡물발생량 3-2 매립 3-3 소각 4-1 산물발생량산물발생량 4-2 산물성상 4-3 산물유통 차량종류, 이송거리, 유류사용량, 위탁비용 ( 운반비용, 처리비용 ) 협잡물발생량, 물리적조성, 삼성분, 원소조성, 발열량 차량종류, 이송거리, 유류사용량, 매립지반입비용 차량종류, 이송거리, 유류사용량, 소각비용 사료 : 조단백, 조지방, 조섬유, 수분, 조회분, 염분, 유해물질 ( 납, 수은, 카드뮴, 아플라톡신 ) 비료 : 유기물, 유해성분 ( 비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 구리, 아연, 니켈 ), 질소, NaCl, 수분 차량종류, 이송거리, 유류사용량, 산물판매비용 ( 유상, 무상, 역유상 ) -86-

131 4.1.1 건식사료화가. 공정개요음식물류폐기물을이용한건식사료화처리방법은반입되는음식물류폐기물을파쇄 선별 탈수 고속열풍및가온기를이용한건조공정등의전처리공정을통하여생산되는산물의수분함량이약 15% 이하가되도록처리하는처리방법이다. 다음은음식물류폐기물을주원료로하여건식사료를생산하고있는사료화시설 3개소의조사대상시설에대하여공정운영현황및처리방법에대하여서술하였다. 건식사료화시설을운영중인조사대상 3개시설은모두열풍건조방식을선택하여공정을운영중에있으며, 처리시설별개략적인개요를다음 < 표 4-2> 에나타내었다. 각시설의전처리공정을살펴보면,3 개시설모두파쇄 선별또는선별 파쇄공정후단에탈수공정을가동중에있으며,AA 에서운영중인음식물류폐기물처리시설에서는탈수공정후단에도최종선별공정을운전중에있다. 하지만그외 2개시설은건조공정을마친산물에대하여최종선별공정을두고운전중에있다. (1)AA 건식사료화시설상기시설은서울 구에서운영중인사료화시설로서,2000 년 6월 구에서부지를대부하고시설의사업비전액을 ( 주 ) 에서민자투자하여위탁운영되고있는음식물류폐기물처리시설이다. 시설용량은 240 톤 / 일로 2004 년 10 월현재, 평균실처리량은 260 톤 / 일 ( 가동률약 110%) 의음식물류폐기물을처리하고있어서울시공공처리시설에서처리하고있는음식물류폐기물의약 60% 이상을본시설에서처리하고있다. 반입되는음식물류폐기물은 구해당발생원으로부터 1일 50 톤가량을포함하여, 서초구등서울시소재 10 개자치구로부터약 210 톤가량이수집운반되어위탁 처리되고있다. 생산된산물은경기, 충남 북소재의축산농가 ( 개, 돼지, 오리, 멧돼지총 98,000 여두 ) 에무상으로사료로공급하거나퇴비나사료공장등의중간원료로무상공급하고있다. -87-

132 < 표 4-2> 건식사료화조사대상시설의개요 항목 AA AB AC 시설구분 건식사료화 습 / 건식사료화 건식사료화 산물유통유형 무상공급형 무상공급형 무상공급형 시설소유 구 구 시 운영주체 ( 주 ) ( 주 ) 소재지서울 구서울 구경기도 시 부지면적 1,300 평 5,495 평 - 건물면적 607 평 3,580 평 - 시설용량 240 톤 / 일 50 톤 / 일 150 톤 / 일 실처리량 260 톤 / 일 20 톤 / 일 135 톤 / 일 허가 등록사항 폐기물처리시설설치신고단미사료제조업등록 폐기물처리시설설치신고단미사료제조업등록 폐기물처리시설설치신고폐기물재활용신고단미사료제조업등록 사업비 ( 백만원 ) 3,200 14,397 1,988 재원조달방법민영국비, 시비, 구비 - 사업개시 2000 년 6 월 2001 년 8 월건식 2002 년 12 월습식 2002 년 1 월 건조방법열풍건조열풍건조열풍건조 음식물반입방식 잔재물발생량 폐수발생량 습증기발생량 산물생산량 전용봉투전용용기 40 톤 / 일 (15.4%) 105 톤 / 일 (40.4%) 72 톤 / 일 (27.7%) 43 톤 / 일 (16.5%) 전용봉투전용용기 0.6 톤 / 일 (3.0%) 13.4 톤 / 일 (67.0%) 6.5 톤 / 일 (32.5%) 6.9 톤 / 일 (34.5%) 전용봉투전용용기 6.0 톤 / 일 (4.4%) 63 톤 / 일 (46.7%) 49 톤 / 일 (36.3%) 17 톤 / 일 (12.6%) 산물수분함량약 35% 약 32% 약 11% 산물품질평가유무 Yes Yes Yes 다음 < 그림 4-2> 는 AA 건식사료화시설의처리공정도를나타낸것이며, 공정도에 서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. 상기시설은별도의부형 재를투입하지않고있다. -88-

133 투입호퍼파봉 / 선별기탈수기 음식물 260t/d 잔재물 40t/d 폐수 105t/d 자동 / 인력선별 응축수 45t/d 증발농축기 농축폐수 60t/d 배출냉각 / 분리기 사료산물 43t/d 건조기 [5 기 ] 폐열공급 습증기 72t/d 저장조 파쇄기 < 그림 4-2>AA 건식사료화시설의처리공정도반입된음식물류폐기물은투입호퍼라기보다는 1차저장탱크에서투입되어포크레인을이용한이송방식으로파봉기에투입되고, 파봉기에서는다량의종량제봉투내음식물류폐기물의파봉작업과비닐류이외의조대물질등의선별공정을거친다.1 차선별된음식물류폐기물은스크류를통해압착방식의탈수공정으로이송되고, 탈수된음식물류폐기물은선별라인을거치면서인력선별을통해 2차선별과정을거쳐파쇄공정을거친다. 일정크기로분쇄된파쇄산물은 2차저장조로옮겨져일정량씩건조기에투입된다. 현재시설에서보유하고있는건조기는 7톤 /hr 용량 5기로공정운전중에는 2~3 기만을가동하고있으며, 건조기의고장이나과용량의물량을처리하기위한예비건조기 2기의여유용량을확보하고있다. 약 90 이상에서 1시간가량건조후건조가완료된가공산물은냉각기로이송되고냉각기에설치된송풍팬에의하여냉각및최종산물의이물질선별공정을거쳐수분함유량 13% 이하의고품질의건식사료의원료를생산하고있다. 처리공정중발생되는폐수는약 105 톤 / 일 ( 반입량의약 40%) 정도이며, 시설내원심분리공정을통하여고액분리가이뤄지면서분리된상징액은자체응축수처리공정을이용한폐수전처리시설을연계하여폐열보일로에재순환시킴으로써건조기의열원으로이용하고있다. 이를통하여폐수의농축및증발과정에의해폐수의발생량을최소화하고있다. 응축수중전처리를거친폐수는인근탄천하수처리장에보내어처리하고, 일부원심분리및응축공정을통해발생되는농축슬러리등최종적으로발생되는폐수에대하여는난지하수처리장에위탁 연계처리하고있다. -89-

134 처리공정중발생되는협잡물은약 40 톤 / 일 ( 반입량의약 15%) 정도이며, 수도권매립지로이송하여매립처분하고있으며, 구이외의자치구에서반입된음식물류폐기물로부터발생되는협잡물또한 구에서반입량대비협잡물발생량을검토하여별도의처리비용을청구하여수도권매립지에매립처분하고있는것으로조사되었다. 처리공정중발생되는악취는투입호퍼및건조기등에덕트를폐열보일러에연계하여소각처리하는방법과간헐적인탈취제를살포하는방식을병행하여처리하고있다. (2)AB 건식사료화시설상기시설은음식물류폐기물을이용하여서울 구에서운영중인습 / 건식사료화시설로서,2001 년 8월건식사료화시설을준공하였고,2002 년 12 월습식사료화시설을준공하여현재습 / 건식사료화시설을병행가동하고있으며, 지하 2층에모든공정이설계되어있어도심에위치한음식물류폐기물시설에대하여해당구민의혐오시설의우려를해소하였다. 시설용량은건식 50 톤 / 일, 습식 50 톤 / 일 ( 총시설용량 100 톤 / 일 ) 로 2004 년 10 월현재, 평균실처리량은 60 톤 / 일로가동률약 60% 를나타내고있다 년 8월폐기물처리시설설치신고를하였으며,2002 년 1월음식물류폐기물을이용하여사료산물을생산하기위한단미사료제조업등록을하였다. 반입되고있는음식물류폐기물은전량해당자치구내단독주택, 공동주택, 소형음식점등의발생원에서분리배출된것이며, 일부해당자치구내감량의무사업장에서배출된것이있다. 현재 구의경우단독주택에서는전용봉투, 전용용기를이용하여문전배출을하고있으며, 배출원에서배출된음식물류폐기물은 구에서계약한수거 운반대행업체를통하여처리시설로반입된다. 반입되고있는음식물류폐기물의성상은비닐류와같은이물질혼입이비교적많은경향을보이고있는것으로조사되었다. 구에서운영중인음식물류폐기물처리시설의건식사료화공정도를개략적으로다음 < 그림 4-3> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처 -90-

135 리공정은생략하였다. 투입호퍼인력선별자력선별자동파쇄선별기 음식물 20t/d 잔재물 0.6t/d 배출 13.4t/d 폐수 6.5t/d 폐수저장조 응축수 6.9t/d 탈수기 배 출 건식사료산물 6.9t/d 건식저장조 부형재투입옥분, 소맥피, 발효제 0.9t/d 건조기 1 차저장조 < 그림 4-3>AB 건식사료화시설의처리공정도투입호퍼를통해반입된음식물류폐기물은컨베이어를통해이송되면서수동조작레버를통하여건식과습식사료화공정라인으로분리이송된다. 건식공정의경우컨베이어를통해이송되면서중간에인력선별공정을거치고있으며, 비닐류와같은이물질의 1차선별이이루어진후자력선별을통한 2차선별과정을거친다. 선별된음식물류폐기물은분쇄기로이송되어입자크기 50mm 이하로분쇄된후탈수기로이송되어함수율 75% 이하의탈수산물을생산하는전처리공정을거친다. 탈수공정을거친산물은 1차저장조로이송된후일정공급량으로조절되어건조기에투입되면서 120 에서 30 분이상멸균및건조과정을거치게되고함수율약 45% 가량의안정화산물을생산하게된다. 이렇게생산된산물은저장조로이송되는공정에서이송컨베이어를통해옥분및소맥피, 발효제등의부형재들과일정혼합비 ( 음식물과의혼합비율을 85:15 가량 ) 로조절하여투입 혼합후건식저장조로이송되어벌크형태로인근농가에무상공급되고있다. (3)AC 건식사료화시설경기도 시에서운영중인음식물류폐기물처리시설의건식사료화공정도를개략적으로다음 < 그림 4-4> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. -91-

136 투입 135t/d 배합사료공장납품 17t/d 호퍼분쇄기자동선별탈수기 저장조 잔재물 6t/d 냉각 / 선별기 건조기 [3 기 ] 저장호퍼 하수처리장연계 63t/d 폐열공급 습증기 49t/d < 그림 4-4>AC 건식사료화시설의처리공정도 투입호퍼를통해반입된음식물류폐기물은컨베이어를통해이송되어분쇄기에투입된다. 조대물질의음식물류폐기물은잘게분쇄되고자동선별공정을통해비닐류를포함한이물질의선별이이루어지게된다. 선별된음식물류폐기물만탈수공정으로투입되어수분함유량을낮추게되고저장조에초기수분함유량을감소시켜가면서수동조작레버를통하여건식과습식사료화공정라인으로분리이송된다. 건식공정의경우컨베이어를통해이송되면서중간에인력선별공정을거치고있으며, 비닐류와같은이물질의 1차선별이이루어진후자력선별을통한 2차선별과정을거친다. 선별된음식물류폐기물은분쇄기로이송되어입자크기 50mm 이하로분쇄된후탈수기로이송되어함수율 75% 이하의탈수산물을생산하는전처리공정을거친다. 탈수공정을거친산물은 1차저장조로이송된후일정공급량으로조절되어건조기에투입되면서 120 에서 30 분이상멸균및건조과정을거치게되고함수율약 45% 가량의안정화산물을생산하게된다. 이렇게생산된산물은저장조로이송되는공정에서이송컨베이어를통해옥분및소맥피, 발효제등의부형재들과일정혼합비 ( 음식물류폐기물과의혼합비율을 85:15 가량 ) 로조절하여투입 혼합후건식저장조로이송되어벌크형태로인근농가에무상으로공급하고있다. 나. 기능및기능단위 건식사료화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의되며, 건식사료화 공정의기능및기능단위는다음 < 표 4-3> 과같다. -92-

137 < 표 4-3> 건식사료화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 건식사료화공정음식물류폐기물의건식사료화처리음식물류폐기물 1kg 의건식사료화처리음식물류폐기물 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며다음 < 표 4-4> 와같다. < 표 4-4> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 5 년이상경과된 DB:electricity( 산자부,1999 년 ) 이하기술생략 라. 대상공정도 건식사료화공정은 < 그림 4-5> 에나타낸바와같이크게선별 / 파쇄공정과탈수 공정, 건조공정으로이루어진다. 마. 데이터수집및계산전과정평가에사용된데이터는 1년간 (2004.1~ 사이의적정운영기간 1년 ) 의데이터를수집하였다. 할당이필요한경우 < 표 4-5> 와같은할당인자와방법으로수행하였다. -93-

138 음식물쓰레기 부형재상수전기 호퍼투입선별컨베이어분쇄기탈수기 1 차저장조건조기건식저장조 수계배출물폐기물 건식사료 < 그림 4-5> 음식물류폐기물을이용한건식사료화공정의 시스템경계도 < 표 4-5> 공정데이터를얻기위한할당인자및방법 데이터 고려된할당인자 할당방법 소비전력량 가동시간 비율 음식물류폐기물량 함수율, 생산된사료량 비율 용수량 가동시간, 공정의시설용량 비율 잔재물 음식물류폐기물의고형물량 비율 폐수 함수율, 생산된사료량, 음식물류폐기물량 비율 LNG 사용으로인한대기가스배출량은기후변화에관한정부간패널 (IntergovernmentalPanelon Climate Change;IPCC) 방법론을적용하여계산하였다. IPCC 계산식과계산결과는다음 < 표 4-6> 와같다. -94-

139 NCVi; 연료 i의중량또는부피단위당저위발열량 [TJ/10 3 ton] EFco2i; 연료 i의에너지단위당이산화탄소배출계수 (Emission Factor,EF)[tonC/TJ] OXIDi; 연료의산화계수 ( 기본값 (Defaultvalue) 은 IPCC 가이드라인 (1996)1.29 참조 ) CF; 연료 i의사용량 [10 3 ton] < 표 4-6>IPCC 계수를이용한 LNG 1kg 연소시대기배출물량계산 배출물 EF(IPCC) 배출량 CO tonC/TJ 2.69E+00kg CH tonCH 4/TJ 4.79E-05kg N 2O tonN 2O/TJ 4.79E-06kg NOx 0.15tonNOx/TJ 7.19E-03kg CO 0.02tonCO/TJ 9.58E-04kg NMVOC* 0.005ton/TJ 2.40E-04kg 산화계수 :0.995, 발열량 :48.15TJ/1,000ton 기준 NMVOC :NonMethaneVolatileOrganicCompound( 메탄을제외한휘발성유기화합물 ) 바. 전과정목록분석표작성 처리되는음식물류폐기물 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처 리공정 (gatetogate)db 를작성하였다. < 표 4-7> 건식사료화공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 상수 상수 ( 한강수계 ) 환경부 (2004) 옥수수분말 ( 부형재 ) corn BUWAL250(1996) LNG LNG 환경부 (2003) -95-

140 이를기초로하여상 하위흐름 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여 최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-7> 과같다. 사. 전과정영향평가 (1)AA 건식사료화시설음식물류폐기물처리를위한 AA 건식사료화공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-6> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은 LNG(93.7%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (74.9%), LNG(14.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는 LNG(99.5%), 광화학산화물생성범주는 LNG(80.7%), 공정배출물 (17.3%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (59.6%),LNG(32.8%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (81.0%), 전기 (10.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (50.4%),LNG(29.8%), 전기 (19.7%) 이고, 생태독성범주는 LNG(75.2%), 전기 (24.5%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물상수 LNG 전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-6>AA 건식사료화의특성화결과 -96-

141 처리공정이미치는잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-7> 과같다. 가중치부여결과, 주요요인은자원고갈 (48.2%), 지구온난화 (46.8%) 범주로나타났다.LNG 는음식물류폐기물을함수율 15% 이하로건조하는과정에서연료로사용된다. [pt/f.u] 공정배출물상수 LNG 전기 6.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-7>AA 건식사료화의가중치부여결과 (2)AB 건식사료화시설음식물류폐기물처리를위한 AB 건식사료화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-8> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (71.1%), 부형재 (28.5%) 이고, 지구온난화범주는전기 (75.4%), 부형재 (24.2%) 가 주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는 부형재 (100%), 광화학산화물생성범주 는부형재 (70.6%), 전기 (26.2%) 이주요요인이며, 산성화범주는부형재 (76.0%), 전기 (23.7%), 부영양화범주의주요요인은부형재 (92.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (67.8%), 부형재 (31.9%) 이고, 생태독성범주는부형재 (77.7%), 전기 (22.0%) 가주요요인이다. -97-

142 부형재상수전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-8>AB 건식사료화의특성화결과 처리공정이미치는잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-9> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (46.6%), 자원고갈 (30.6%) 로나타났으며, 대부분공정중에투입되는전기와부형재에따른것이다. [pt/f.u] 부형재상수전기 1.40E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-9>AB 건식사료화의가중치부여결과 -98-

143 (3)AC 건식사료화시설음식물류폐기물처리를위한 AC 건식사료화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-10> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은 LNG(92.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (73.3%), 전기 (12.3%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는 LNG(99.2%), 광화학산화물생성범주는 LNG(80.3%), 공정배출물 (17.3%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (58.6%), LNG(32.3%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (79.3%), 전기 (12.1%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (48.4%),LNG(28.7%) 이고, 생태독성범주는 LNG(71.5%), 전기 (28.0%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물상수 LNG 전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-10>AC 건식사료화의특성화결과 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-11> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은자원고갈 (48.0%), 지구온난화 (47.0%) 로나타났으며, 대부분공정중에사용된전기및 LNG 와연소배출물에따른것이다. -99-

144 [pt/f.u] 공정배출물상수 LNG 전기 4.50E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-11>AC 건식사료화의가중치부여결과 아. 종합비교 건식사료화공정의대상사업장별비교그래프는 < 그림 4-12> 와같다. 비교결과 AB 건식사료화공정이 AA 와 AC 에비해환경영향이적게나타났는데, 이는 AB 건식사료화공정이사료화공정중건조공정에서 LNG 를사용하지않고전기를사용하기때문이다. 전기에의한영향이 AA 와 AC 에비해두배이상많게나타났지만 LNG 를사용하지않음으로써전체영향은더작게나타났다. 즉,AB 건식사료화공정은건조보다는부형재를투입하여사료의질을높이는작업을하였고,AA 와 AC 는부형재를투입하는대신건조공정을더철저히하는작업으로사료의질을높였다. 따라서, 세시설은같은사료화공정임에도불구하고그특징이다르기때문에전체환경영향에서차이를보였다고할수있다. 또한, 세시설의전체환경영향의절대적비교를위해서는각공정의산물인사료의질에대한평가가먼저이루어져야할것이다

145 [pt/f.u] 공정배출물부형재상수 LNG 전기 1.20E E E E E E E+00 AA AB AC < 그림 4-12> 건식사료화의공정종합비교 습식사료화가. 공정개요음식물류폐기물을이용한습식사료화는반입된음식물류폐기물을일정조건의살균과정을거친후수분조절을위한부형재를일정비율혼합하여수분 70~80% 의상태로급이하는방법이다. 처리공정에따라부형재로미강, 옥수수등을대부분사용하고있으며소량의미생물및효소군이투입되는경우도있으나, 대부분적정한발효공정을거치지않고있다. 다음은음식물류폐기물을주원료로하여습식사료를생산하고있는사료화시설 3개소의조사대상시설을선정하여공정운영현황및처리방법에대하여기술한다. 습식사료화시설을운영중인조사대상 3개시설은모두가온멸균방식을선택하고있으며, 처리시설의개요는다음 < 표 4-8> 과같다. (1)AD 습식사료화시설 < 그림 4-13> 에서울 구에서운영중인습식사료화시설의개략적인공정도를 나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다

146 < 표 4-8> 습식사료화조사대상시설의개요 항목 AD AE AF 시설구분습식사료화습식사료화습식사료화 산물유통유형무상공급형무상공급형무상공급형 시설소유 구 시 ( 주 ) 운영주체 ( 주 ) ( 주 ) 소재지서울 구경기도 시경기도 시 부지면적 5,495 평 700 평 500 평 건물면적 3,580 평 200 평 200 평 시설용량 실처리량 허가 등록사항폐기물처리시설설치신고단미사료제조업등록 폐기물재활용신고폐기물처리시설설치신고 폐기물중간처리업허가단미사료제조업등록 사업비 ( 백만원 ) 14, 재원조달방법민영민영민영 사업개시 2002 년 6 월 1998 년 7 월 1999 년 멸균온도 ( ) 120,30 분 100,30 분 80,30 분 음식물반입방식 전용봉투전용용기 전용봉투전용용기 전용용기 잔재물발생량 1.8 톤 / 일 (4.5%) 1.7 톤 / 일 (4.3%) 0.6 톤 / 일 (0.8%) 폐수발생량 12.9 톤 / 일 (32.3%) 19.8 톤 / 일 (49.5%) 43.4 톤 / 일 (54.0%) 부형재투입량 부형재종류 산물생산량 1.8 톤 / 일 (4.5%) 옥분, 소맥피, 발효제 27.5 톤 / 일 (68.8%) 1.2 톤 / 일 (3.0%) 발효제, 옥분단백피, 미강 16.4 톤 / 일 (41.0%) 1.6 톤 / 일 (2.0%) 옥분 36 톤 / 일 (45.0%) 급이동물기타오리, 닭, 타조등오리, 닭, 타조등 산물품질평가유무 Yes Yes Yes -102-

147 투입호퍼인력선별자력선별자동파쇄선별기 1 차저장조 음식물 40t/d 잔재물 1.2t/d 폐수 12.9t/d 배출 습식저장조 혼합공정 탈수기 멸균기 습식사료산물 27.5t/d 부형재투입옥분, 소맥피, 발효제 1.8t/d < 그림 4-13>AD 습식사료화시설의처리공정도 습식사료화공정의경우선별및분쇄공정등의전처리공정은앞절에서설명한 AB 건식사료화시설과동일하며, 분쇄된음식물류폐기물은 1차저장조를거쳐멸균기에일정량씩공급되면서 120 에서 30 분이상멸균처리후탈수기를통해함수율 75% 의산물을생산하게된다. 탈수된산물은투입되는부형재와일정비율로혼합되어습식저장조에저장되어벌크형태로농가에무상공급되고있다. 공정중발생되는폐수는약 24 톤 / 일 ( 반입량의약 40%) 정도이며, 전량대행업체에위탁하여해양배출하고있다. 공정중발생되는협잡물은약 1.8 톤 / 일 ( 반입량의약 3%) 정도이며, 규격봉투에담아매립처분하고있다. 본시설에서발생되고있는협잡물은비닐류가약 80% 이상을차지하고있으며이는상기시설에반입되고있는음식물류폐기물의대부분이단독주택에서전용봉투를이용하여분리 배출된것이기때문이다. 상기시설에서는악취의발생이심각한투입호퍼와인력선별대, 건조기등에서발생되는악취는덕트를통해강제흡입하여활성탄흡착탑에서처리하고있으며, 처리시설공정상부에탈취제를살포할수있는시설을설치하여간헐적으로탈취제를살포하고있다. (2)AE 습식사료화시설 상기시설의공정도는 < 그림 4-14> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다

148 반입된음식물류폐기물은선별후파쇄, 탈수등의전처리공정을거친다. 전처리공정을거친음식물류폐기물은수분함량이약 70~80% 가량으로조절된후멸균기에투입되어고온멸균공정을 100 에서 30 분이상거친다. 후처리공정을거쳐생산되는산물은저장조에이송되어농가에무상으로공급되고있다. 잔재물 폐수발생량 투입선별기파쇄기탈수기 음식물 부형재투입 배 출 저장조 혼합조 멸균기 산물 < 그림 4-14>AE 습식사료화시설의처리공정도 (3)AF 습식사료화상기시설의공정도를 < 그림 4-15> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. 주요공정은앞서언급한습식사료화공정과매우흡사한것으로조사되었다. 잔재물 0.6t/d 폐수발생량 43.4t/d 투입선별기파쇄기탈수기 음식물 80t/d 부형재투입톱밥 1.6t/d 배 출 산물 36.0t/d 혼합조 멸균기 < 그림 4-15>AF 습식사료화시설의처리공정도 -104-

149 나. 기능및기능단위 습식사료화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해정의되며, 기능및기능단 위는다음 < 표 4-9> 와같다. < 표 4-9> 습식사료화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 습식사료화공정음식물류폐기물의습식사료화처리음식물류폐기물 1kg 의습식사료화처리음식물류폐기물 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며다음 < 표 4-10> 과같다. < 표 4-10> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도 습식사료화공정은 < 그림 4-16> 과같이크게선별 / 파쇄공정과탈수공정, 건조공 정으로이루어진다. 마. 데이터수집및계산전과정평가에사용된데이터는 1년간 (2004.1~ 사이의적정운영기간 1년 ) 의데이터를수집하였다. 할당이필요한경우 < 표 4-11> 과같은할당인자와방법으로수행하였다. 공정에투입되는연료의사용으로인한대기배출물은 IPCC 계수와식을이용하여구하였다 (4.1.1 건식사료화의마. 데이터수집및계산참조 ) -105-

150 < 그림 4-16> 음식물류폐기물을이용한습식사료화공정의 시스템경계도 < 표 4-11> 공정데이터를얻기위한할당인자및방법 데이터 고려된할당인자 할당방법 소비전력량 가동시간 비율 음식물류폐기물량 함수율, 생산된사료량 비율 용수량 가동시간, 공정의시설용량 비율 잔재물 음식물류폐기물의고형물량 비율 폐수 ( 탈리액 ) 함수율, 생산된사료량, 음식물류폐기물량 비율 바. 전과정목록분석표작성처리되는음식물류폐기물 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gatetogate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위흐름 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-12> 와같으며, 공정에투입되는각종보조물질 ( 발효제, 파옥쇄, 단백피, 미강, 탈취제등 ) 은상위흐름으로연결할 DB 가부 -106-

151 재하고투입량도적어영향평가에서제외하였다. < 표 4-12> 습식사료화공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 상수 상수 ( 한강수계 ) 환경부 (2004) 옥수수 ( 부형재 ) corn BUWAL250(1996) 사. 전과정영향평가 (1)AD 습식사료화시설음식물류폐기물처리를위한 AD 습식사료화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-17> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은부형재 (67.2%), 전기 (32.7%) 이고, 지구온난화범주는부형재 (62.1%), 전기 (37.7%) 가주요요인으로나타났다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 부형재상수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-17>AD 습식사료화의특성화결과 -107-

152 오존층파괴범주는부형재 (100%), 광화학산화물생성범주는부형재 (92.7%) 가주요요인이며, 산성화범주는부형재 (94.2%), 부영양화범주의주요요인은부형재 (98.4%) 이다. 인간독성범주의주요요인은부형재 (70.6%), 전기 (29.3%) 이고, 생태독성범주는부형재 (94.7%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-18> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (36.3%), 자원고갈 (26.0%) 로나타났으며, 대부분공정중에사용된부형재 ( 옥수수분말 ) 및전기에따른것이다. 부형재에의한생태독성의주요인은 PAHs( 다환성방향족탄화수소 ) 로전체생태독성의 57% 를차지하고있는데, 이는옥수수재배시사용된농약에서기인하는것으로추정된다. [pt/f.u] 부형재상수전기 1.40E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-18>AD 습식사료화의가중치부여결과 (2)AE 습식사료화시설 음식물류폐기물처리를위한 AE 습식사료화공정의환경영향을알아보기위한 특성화결과는 < 그림 4-19> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결 -108-

153 과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (58.9%), 전기 (41.0%) 이고, 지구온난화범주는전기 (61.7%), 공정배출물 (37.4%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는전기 (45.0%), 경유 (40.3%), 광화학산화물생성범주는전기 (60.6%), 공정배출물 (28.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (59.0%), 공정배출물 (39.8%), 부영양화범주의주요요인은전기 (59.5%), 공정배출물 (40.1%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (81.6%), 공정배출물 (17.8%) 이고, 생태독성범주는경유 (61.3%), 전기 (38.5%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-20> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (47.8%), 자원고갈 (44.7%) 로나타났으며, 대부분공정중에사용된전기및경유에따른것이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물상수경유전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-19>AE 습식사료화의특성화결과 -109-

154 [pt/f.u] 공정배출물상수경유전기 9.00E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-20>AE 습식사료화의가중치부여결과 (3)AF 습식사료화시설음식물류폐기물처리를위한 AF 습식사료화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-21> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (55.3%), 부형재 (44.7%) 이고, 지구온난화범주는전기 (60.7%), 부형재 (39.3%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는부형재 (100%), 광화학산화물생성범주는부형재 (84.4%), 전기 (15.6%) 이주요요인이며, 산성화범주는부형재 (86.6%), 전기 (13.4%), 부영양화범주의주요요인은부형재 (96.0%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (51.3%), 부형재 (48.7%) 이고, 생태독성범주는부형재 (87.7%), 전기 (12.3%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-22> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (41.9%), 자원고갈 (28.5%) 로나타났으며, 대부분공정중에사용된전기및부형재 ( 옥수수분말 ) 에따른것이다

155 부형재 전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-21>AF 습식사료화의특성화결과 [pt/f.u] 부형재전기 9.00E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-22>AF 습식사료화의가중치부여결과 -111-

156 아. 종합비교음식물류폐기물의습식사료화공정대상사업장별환경영향은 < 그림 4-23> 과같다. 습식사료화공정은타처리공정에비해상대적으로공정이간단하며환경영향의주요요인은부형재와전기임을알수있다. [pt/f.u] 공정배출물부형재상수경유전기 4.00E E E E E E E E E+00 AD AE AF < 그림 4-23> 습식사료화의공정종합비교 전기는대부분컨베이어벨트구동에사용되며그양이비슷하게나타났고, 부형재를사용하지않는 AE 시설의환경영향이가장작게나타났다.AD 시설의경우처럼부형재를많이투입하면그로인한환경영향은커지지만처리산물의사료로서의가치또한증가한다는점에유의할필요가있다 퇴비화가. 공정개요음식물류폐기물을주원료로하여퇴비화산물을생산하고있는 3개시설의음식물류폐기물퇴비화시설을조사대상시설로선정하여공정운영현황및처리방법에대하여조사한것을서술하였다. 상기시설들은전형적인호기성처리방식으로운전중이며, 이들처리시설의개략 -112-

157 적인개요는 < 표 4-13> 에나타내었다. 이들조사대상시설들에서생산되는최종산물은주로무상공급형태의경향이많은습식, 건식사료화방식과는달리유상공급형태로농가및농협을통해유통되고있는것으로조사되었다. < 표 4-13> 호기성퇴비화조사대상시설의개요 항목 AG AH AI 시설구분호기성퇴비화호기성퇴비화호기성퇴비화 산물유통유형유상공급형무상공급형제품판매형 시설소유 구 시 ( 주 ) 비료 운영주체 구 ( 주 ) 환경 ( 주 ) 비료 소재지서울 구경기도 시경기도 시 부지면적 4,146 평평 3,500 평 건물면적 823 평평 600 평 시설용량 30 톤 / 일 120 톤 / 일 60 톤 / 일 실처리량 23 톤 / 일 140 톤 / 일 73 톤 / 일 허가 등록사항 폐기물처리시설설치신고비료생산업등록 폐기물처리시설설치신고비료생산업등록 폐기물재활용신고비료생산업등록 사업비 ( 백만원 ) 5,600 2,171 1,500 재원조달방법국비, 시비, 구비 - - 사업개시 1999 년 6 월 1997 년 8 월 1996 년 교반방법 / 공기공급여부 음식물반입방식 잔재물발생량 폐수발생량 부형재투입량 패들식 /Yes 패들식 /Yes 패들식 /Yes 전용봉투전용용기 3.9 톤 / 일 (20.0%) 0 톤 / 일 ( 공정내증발 ) 3.5 톤 / 일 (15.2%) 전용용기 7.8 톤 / 일 (5.6%) 91.9 톤 / 일 (65.6%) 5.4 톤 / 일 (3.9%) 전용용기 0.5 톤 / 일 (0.7%) 53 톤 / 일 (73.3%) 24 톤 / 일 (33.3%) 부형재종류톱밥톱밥톱밥 산물생산량 6.3 톤 / 일 (24.7%) 20.7 톤 / 일 (14.8%) 9.7 톤 / 일 (13.3%) 산물공급처농가농가농협, 농가 산물품질평가유무 Yes Yes Yes -113-

158 (1)AG 퇴비화시설상기시설은서울 구에서총사업비 56 억원 ( 국비 7억원, 시비 13 억원, 구비 16 억원, 지방채 20 억원 ) 을지원받아신형패들에의한호기성발효및숙성방식을이용한음식물류폐기물처리시설로서, 시설소유및운영주체는 구이다. 수분조절제로톱밥을사용하는전형적인호기성퇴비화시설로서전량 구의단독주택및공동주택, 일부소형음식점등에서분리배출된음식물류폐기물이반입되고있다. 시설용량 30 톤 / 일,2004 년 6월현재평균반입량 23 톤 / 일로약 76% 의가동률을나타내고있으며,2002 년 12 월비료생산업등록을하였으며, 생산된산물에대하여비료생산업체에중간원료로유상공급하고있어서울시공공처리시설중유일한유상공급형처리시설이다. 반입된음식물류폐기물을이용한호기성퇴비화시설로서, 부형재로톱밥을혼합하여공기공급및교반, 발효숙성공정을통하여비료생산업체의중간원료로공급할수있는퇴비화산물을생산하고있다. 전체시설의개략적인공정도를다음 < 그림 4-24> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. 부형재투입톱밥 3.5t/d 투입호퍼선택파쇄분별장치 음식물 23t/d 잔재물 3.9t/d 자력선별 발효숙성조 배출퇴비저장조 퇴비산물 6.3t/d 트롬멜선별 이송컨베이어 공기공급교반실시 < 그림 4-24>AG 퇴비화시설의처리공정도 -114-

159 반입된음식물류폐기물은투입호퍼를통하여선택파쇄분별장치로이송된다. 설치된선택파쇄분별장치는투입된원료를퇴비화에적합한크기로분쇄하고입자크기를조절하고이물질을제거하는선별공정을동시에수행할수있는장치로, 원료를퇴비화에적합하게선택적으로선별할수있는장점이있다. 이장치는원통상의회전스크린과이것과다른속도로회전하는 4장의날개를가진긁음판으로구성되어있어투입된음식물류폐기물이분별장치에투입되면, 파쇄되기쉬운음식물류폐기물은작게파쇄되어회전스크린의구멍으로배출되어퇴비화원료로이용하게된다. 하지만파쇄되기어려운플라스틱, 금속은대부분이물질호퍼로배출된다. 1차선별을마친산물은자력선별을거치면서금속과같은이물질의 2차선별을거치게되고, 혼합조로이송되면서이송콘베어에서투입되는톱밥과혼합되어발효숙성조에머물게된다. 발효숙성조에서는약 25 일동안체류하면서공기주입과교반을일일 3회실시하여발효숙성을최대화한후후숙과정을약 3개월동안거친다. 후숙과정을완료한산물은이송컨베이어를통해트롬멜스크린을통해산물내이물질을분리하고벌크상태로인근농가에유상공급하거나퇴비생산업체에중간원료로유상공급하고있다. 처리공정중발생되는폐수는탈수공정없이전량퇴비화공정에투입되고있어별도의폐수처리공정및처리방법을선택하고있지않으며, 공정수의투입으로인해발생되는공정폐수는인근탄천하수처리장에연계처리하고있는것으로조사되었다. 시설운영자는향후인근부지에서운영중인 구사료화시설과공동폐수처리장을동시설부지내에설치하여운영할계획이수립되어있음을밝혔다. 처리공정중발생되는협잡물은약 4톤 / 일 ( 반입량의약 17%) 정도이며, 수도권매립지에매립처분하고있다. 또한처리공정중발생되는악취는처리공정내설치된덕트를통해강제흡입하여토양탈취시설을통해처리하고있다. 한편, 앞서언급한시설내에폐수처리를갖추기위한부지로토양탈취시설의부지를이용할계획이기때문에향후악취처리시설및처리방법에대하여충분한검토가필요할것으로사료된다

160 (2)AH 퇴비화시설 상기시설의공정도를다음 < 그림 4-25> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리 공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. 공정수 320t/d 폐수발생량 411t/d 투 입 음식물 140t/d 1 차파쇄 / 희석 교반 트롬멜스크린 잔재물 7.8t/d 2 차파쇄기 부형재투입톱밥 5.4t/d 압축탈수기 배출퇴비저장조 퇴비산물 20.7t/d 트롬멜선별 이송컨베이어 발효숙성조교반실시 < 그림 4-25>AH 퇴비화시설의처리공정도 투입호퍼를통해반입된음식물류폐기물은공정수를투입하여파쇄및희석교반과정을거친후트롬멜스크린을통한선별공정을거친다. 선별된음식물류폐기물은 2차파쇄공정후압축탈수공정을통해수분함유량을낮추게된다. 수분함유량을낮춘음식물류폐기물은발효숙성조에투입하여공기공급및교반을간헐적으로실시하여산물의발효공정을유지하도록하고있다. 일정기간발효숙성을거쳐생산된산물은최종선별 ( 트롬멜선별기 ) 공정을통해퇴비저장조로이송되어배출된다. (3)AI 퇴비화시설상기시설은순수민간투자시설로서경기도 시에위치하고있으며,1996 년부터음식물류폐기물자원화시설을운영하고있다. 일처리용량은 60 톤 / 일이지만실처리량이 73 톤 / 일로약 122% 의가동률을보이고있다. 음식물류폐기물을주원료로축분과톱밥등의부재료를혼합하여비료를제조하고있으며, 폐기물재활용신고및비료생산업등록업체이다. 생산된산물은포장하여인근농협과연계하여유상판매를하고있는제품판매형처리시설이다

161 음식물류폐기물은 2개자치단체에서반입이이루어지고있다. 그중 시 구의경우는 2004 년 3월부터자치구와자체계약을통하여공동주택에서발생되는음식물류폐기물의반입이이루어지고있으며, 일부감량의무사업장에서발생되고있는음식물류폐기물은상기시설에서보급한용기에배출하여시설에서직접수거 운반하여처리하고있다. 또한경기도 시에서반입되고있는음식물류폐기물은공동주택과일부감량의무사업장에서발생되고있는것으로, 발생된음식물류폐기물은해당자치단체에서수거및운반하여반입이이루어지고있다. 반입된음식물류폐기물은전량시설에서보급한전용용기에음식물류폐기물을분리배출하고있어, 수거반입시전용봉투와비닐봉투와같은비닐류의이물질혼입이비교적적은것으로조사되었다. 상기시설의공정도를다음 < 그림 4-26> 에나타내었으며, 공정도에서잔재물처리공정, 폐수및악취처리공정은생략하였다. 수거및운반을통해반입된음식물류폐기물은투입호퍼로부터파쇄및탈수과정, 인력선별과정을거친다. 폐수발생량 11t/d 부형재투입톱밥 5t/d 투입파쇄기탈수기 1 차선별기 음식물 15t/d 잔재물 0.1t/d 발효숙성조교반실시 배 출 퇴비산물 2.0t/d 포장 저장조 2 차선별 후숙조 < 그림 4-26>AI 퇴비화시설의처리공정도 선별과정을마친음식물류폐기물은로더를이용하여혼합조로이송시켜톱밥과축분등의부형재를투입하여혼합한후발효조에서약 20~30 일동안일 3~5 회의교반과공기공급을통하여발효시킨후후숙조로이송된다. 그후후숙조에서는약 60 일정도체류한후완숙된퇴비는저장조로이송하여포장시설을거쳐완제품퇴비로서생산된다. 포장완료된퇴비는농협을통하여농가로유상판매하고있다

162 처리공정중폐수는약 53 톤 / 일 ( 반입량의약 75%) 정도발생하며, 발생된폐수는전량대행업체에게위탁하여해양배출하는방식으로처리하고있다. 또한처리공정중잔재물은약 0.5 톤 / 일 ( 반입량의약 0.3%) 정도발생되고있는것으로파악되고있으며, 공정중발생되는잔재물은시설내에서발생되고있는생활쓰레기등과혼합하여생활쓰레기규격봉투를이용하여배출하고있다. 처리공정시설을모두밀폐식구조로하여외부로의악취발생을차단하고있으며, 퇴비화공정중악취문제가심각한혼합조, 발효조, 후숙조에는덕트를설치하여처리공정중발생되는악취를흡입하여굴뚝내에설치된탈취제및흡착제와반응시켜처리하고있다. 또한혼합조와발효조에탈취제를살포하여악취문제를해결하고있는것으로조사되었다. 나. 기능및기능단위 퇴비화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해정의되며, 기능및기능단위는 < 표 4-14> 와같다. < 표 4-14> 퇴비화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 퇴비화공정음식물류폐기물의퇴비화처리음식물류폐기물 1kg 의퇴비화처리음식물류폐기물 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-15> 와같다. < 표 4-15> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 -118-

163 라. 대상공정도 퇴비화공정은 < 그림 4-27> 과같이크게파쇄 / 선별공정과숙성공정으로나눌 수있다. < 그림 4-27> 음식물류폐기물을이용한퇴비화공정의시스템경계도 마. 데이터수집및계산 공정에투입되는톱밥은폐목재를이용하여공장동에서만들기때문에톱밥제조시사용되는전력량을이용하여상위흐름으로연결하여주었다. 퇴비화공정의발효숙성과정에서발생할것으로예상되는이산화탄소의양은데이터를따로관리하거나측정하지않아투입되는음식물류폐기물의함수량, 원소조성데이터와생산되는퇴비의함수량, 원소조성데이터를이용하여계산하여사용하였다. 퇴비생산과정에서톱밥이사용되는경우는톱밥의탄소함량을고려하여이산화탄소배출량을계산하였다. 이산화탄소배출량계산식은다음과같다

164 CO 2 산출 : 배출되는이산화탄소량 [kg] FW 투입 : 공정에투입되는음식물류폐기물량 [kg] W FW : 공정에투입되는음식물류폐기물의함수율 [%] C FW : 공정에투입되는음식물류폐기물의탄소함유율 [%] PD 산출 : 생산되는퇴비의양 [kg] W PD : 생산되는퇴비의함수율 [%] C PD : 생산되는퇴비의탄소함유율 [%] 바. 전과정목록분석표작성 처리되는음식물류폐기물 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gatetogate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위흐름 DB 를연결하였고,ISO 의규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-16> 과같다. < 표 4-16> 퇴비화공정의상 / 하위흐름 DB 항목상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 사. 전과정영향평가 (1)AG 퇴비화시설음식물류폐기물처리를위한 AG 퇴비화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-28> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은톱밥 (79.8%), 전기 (20.3%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (83.3%), 톱밥 (13.3%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는톱밥 (79.7%), 전기 (20.3%), 광화학산화물생성범주는톱밥 (79.7%), 전기 (20.3%) 가주요요인이며, 산성화범주는톱밥 (79.7%), 전기 (20.3%), 부영양화범주의주요요인은톱 -120-

165 밥 (79.7%), 전기 (20.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은톱밥 (79.7%), 전기 (20.3%) 이고, 생태독성범주는톱밥 (79.7%), 전기 (20.3%) 가주요요인이다. 공정배출물톱밥전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-28>AG 퇴비화의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물톱밥전기 1.80E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-29>AG 퇴비화의가중치부여결과 -121-

166 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-29> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (88.7%) 로나타났으며, 주로음식물류폐기물퇴비의발효숙성단계에서대기중으로배출되는이산화탄소에기인한다. (2)AH 퇴비화시설음식물류폐기물처리를위한 AH 퇴비화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-30> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (90.9%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%), 광화학산화물생성범주는전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%), 부영양화범주의주요요인은전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%) 이고, 생태독성범주는전기 (56.5%), 톱밥 (43.5%) 이주요요인이다. 공정배출물톱밥전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT E T < 그림 4-30>AH 퇴비화의특성화결과 -122-

167 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-31> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (93.5%) 로나타났으며, 주로음식물류폐기물퇴비의발효숙성단계에서대기중으로배출되는이산화탄소에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물톱밥전기 1.40E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-31>AH 퇴비화의가중치부여결과 (3)AI 퇴비화시설음식물류폐기물처리를위한 AI 퇴비화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-32> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (88.1%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%), 광화학산화물생성범주는톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%) 가주요요인이며, 산성화범주는톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%), 부영양화범주의주요요인은톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%) 이고, 생태독성범주는톱밥 (73.7%), 전기 (26.3%) 가주요요인이다

168 공정배출물톱밥전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-32>AI 퇴비화의특성화결과 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치 부여결과는 < 그림 4-33> 과같다. [pt/f.u] 공정배출물톱밥전기 1.60E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-33>AI 퇴비화의가중치부여결과 -124-

169 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (91.7%) 로나타났으며, 주 로음식물류폐기물퇴비의발효숙성단계에서대기중으로배출되는이산화탄소에 기인한다. 아. 종합비교다음 < 그림 4-34> 는퇴비화공정의대상사업장별환경영향을나타내고있다. 세시설모두처리공정에서배출되는공정배출물에의한영향이 74%~85% 로가장큰비중을차지하며, 이때공정배출물은거의전량이발효숙성단계에서배출되는이산화탄소이다. 나머지는톱밥과전기에의한영향으로, 톱밥의경우는톱밥생산에필요한전기사용이유일한환경부하이므로결국은전기에의한영향으로분석할수있다. 이는특성화결과에서지구온난화범주를제외한 7개범주의톱밥과전기비중이일정하게나타나는이유이다. [pt/f.u] 공정배출물톱밥전기 2.00E E E E E E E E E E E+00 AG AH AI < 그림 4-34> 퇴비화공정의종합비교 -125-

170 4.1.4 혐기성소화가. 공정개요혐기성소화기술은하수처리장의슬러지처리기술로많이보급되어있으며, 음식물류폐기물중에서사료화, 퇴비화와같은공법으로적용하기어려운음식물류폐기물에대한적용사례가증가하고있다. 다음은현재운영중인혐기성소화시설중 2 개조사대상시설의공정과운영현황에대하여나타내었다. 다음 < 표 4-17> 에조사대상 2개의혐기성소화시설에대한특징적인면을비교 정리하여나타내었다. < 표 4-17> 조사대상 2 개혐기성소화시설의특징비교 구분 AJ AK 시설구분혐기성소화혐기성소화 혐기성처리시투입물질음식물류폐기물음식물류폐기물 ph 조절제투입여부 (NaOH 등 ) 사용하지않음 사용하지않음 소화가스발생량 (m 3 /day) 2,000 1,500 소화가스의시설내에너지자급률 (%) 80 - 소화가스이용방법시설난방, 잉여가스소각전력생산, 소화조가온 소화슬러지처리방법 - 액상으로생성 액비 ( 토양, 해양배출 ) 부재료외투입되는기타혼합물 탈수응집제, 퇴비부숙촉진제 - 퇴비화산물이용현황 지력보강용, 퇴비생산업체에무상공급 - 발생된폐수의처리방법 축분혼합공공처리시설과자체폐수처리시설을이용 대행업체에위탁하여해양배출액비로토양에뿌림자체처리시발효제첨가 악취처리방법활성탄흡착법세정법 ( 산, 알칼리 ) -126-

171 AJ 시설과 AK 시설모두음식물류폐기물만을투입하여소화조를가동하고있으며, 두시설모두소화조의 ph 조절을위한알칼리제투입은하지않고있는것으로조사되었다. 발생된소화가스는 AJ 시설의경우시설난방에이용하고잉여가스는대부분소각하는것으로나타났으며 AK 시설의경우소화조가온이나전력생산에이용하는것으로나타났다. 그러나이용비율이높지않아발생된소화가스를효과적으로사용하기위한방안이필요할것으로사료된다. 또한처리공정중발생되는퇴비화산물은 AJ 시설의경우비료생산업체나축산농가에비료중간원료로무상공급하고있다. 처리공정중발생되는폐수는 AJ 시설의경우축분혼합공공처리시설내의폐수처리시설과자체폐수처리시설을이용하여처리하고있으나 AK 시설의경우에는폐기물대행업체에위탁하여해양배출을통해처분하거나액비로토양에뿌리는것으로나타났다. 발생된악취를처리하기위하여 AJ 시설에서는활성탄흡착법을,AK 시설에서는세정법을채택하고있는것으로나타났다. (1)AJ 혐기성소화시설 < 그림 4-35> 은경기도 시에소재한혐기성소화시설의처리공정을나타낸것이다. 상기시설은음식물류폐기물을이용한연속식수평형혐기성소화시설로서시설용량 20 톤 / 일 ( 실처리량 :20 톤 / 일 ) 로가동률약 100% 를나타내고있으며, 약 40 톤 / 일정도의규모를증설할예정이다. 음식물류폐기물은전량 시에서발생되어수집 운반을통해시설내로반입이이루어지고있다. 반입된음식물류폐기물은이송라인을통해선별 파쇄등의전처리공정,1 차저장조, 혐기성소화조,2 차저장조를거친다. 생성되는바이오가스 ( 메탄가스 ) 는가스버퍼및발전시설에서이용된다. 소화조의운전방식은혐기성고부하율 1단소화조로서운전온도는 55 이며, 소화조용량은 10 톤 / 일 (1 기 ) 로운전중에있다

172 투입 이송 협잡물 선별 파쇄기 발전기 전력량 : 50~75kW 가스버퍼탱크 가스 1차저장조메탄발효조 반송 (ph, 미생물량, 함수율조정 ) Flare stack ( 잉여가스연소 ) 소화음식물 2차저장조 여액 + 침전물 액비 ( 재활용 ) < 그림 4-35>AJ 혐기성소화시설의처리공정도 (2)AK 혐기성소화시설다음 < 그림 4-36> 는경기도 시에소재한혐기성퇴비화시설의주요처리공정도를나타낸것이다. 상기시설의시설용량은 30 톤 / 일 ( 순수음식물류폐기물 70~ 80%) 을나타내고있으며, 처리공정은크게전처리공정, 혐기성소화공정, 슬러지처리공정, 바이오가스처리공정, 악취제거공정으로구분할수있다. 전처리공정은음식물류폐기물을파쇄 선별하여혐기성소화시설에공급하는공정으로서저장호퍼, 파쇄설비, 협잡물선별분리장치로구성되어있으며침출수, 비닐류등이물질과음식물류폐기물을분리이송공정을거친다. 혐기성소화공정은중온소화방식으로산발효조 ( 가수분해와산발효가같은조내에서이루어짐 ) 와메탄발효조를직렬로연결하였으며, 메탄발효조의처리수를반송탱크, 혼합조를거쳐산발효조로재순환하고있다

173 투입 ( 저장호퍼 ) 상수 산업용수 드럼스크린 2 차파쇄기 혼합조 협잡물 협잡물 반송탱크 처리수 산발효조 메탄발효조 협잡물 메탄가스 ph 완충조 응집제 탈수기 폐수조 축분혼합공공처리시설 부숙기퇴비 < 그림 4-36>AK 혐기성소화시설의처리공정도 전처리공정후유입되는음식물류폐기물은산발효조에서선별과정을통해이물질을최종분리 제거하고, 산발효산물은메탄발효조에투입하여휘발성고형분은메탄가스로분해되며, 남은메탄발효산물은퇴비화공정에보내진다. 또한, 처리공정에서발생되는슬러지중메탄발효조에서소화된슬러지를 1일 1 회이상추출하고, 추출물에응집제를혼합하여탈수공정을거친다. 탈수공정에서발생되는폐수는기존분뇨처리장으로이송하여처리한후최종방류하며, 탈수된소화슬러지는일정기간부숙기에넣어함수율을 65~75% 이하로조절하여퇴비를생산하고있다. 처리공정중메탄발효조에서발생되는바이오가스는포집하여가스엔진, 보일러또는소각로의보조열원등으로사용이가능하도록설계하여에너지를재활용할수 -129-

174 있도록하고있다. 그리고처리공정중발생되는악취를처리하기위하여가스저장조및주요처리 공정에악취흡입덕트를설치하여소각처리하고있다. 나. 기능및기능단위 혐기성소화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해정의되며기능및기능단 위는 < 표 4-18> 과같다. < 표 4-18> 혐기성소화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 혐기성소화공정음식물류폐기물의혐기성소화처리음식물류폐기물 1kg 의혐기성소화처리음식물류폐기물 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-19> 와같다. < 표 4-19> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도 혐기성소화공정은 < 그림 4-37> 과같다

175 < 그림 4-37> 혐기성소화공정도 마. 데이터수집및계산혐기성소화조에서포집된바이오가스는보일러및발전설비를거쳐스팀및전기에너지로전환되며, 생산된스팀과전기는소화조가온등을통해전량공정내부에서활용된다. NCVi; 연료 i의중량또는부피단위당저위발열량 [TJ/10 3 ton] EFco2i; 연료 i의에너지단위당이산화탄소배출계수 (Emission Factor,EF)[tonC/TJ] OXIDi; 연료의산화계수 ( 기본값 (Defaultvalue) 은 IPCC 가이드라인 (1996)1.29 참조 ) CF; 연료 i의사용량 [10 3 ton] < 표 4-20>IPCC 계수를이용한경유 1kg 연소시대기배출물량 배출물 EF(IPCC) 배출량 CO tonC/TJ 3.18E+00kg CH tonCH 4/TJ 1.29E-04kg N 2O tonN 2O/TJ 2.57E-05kg NOx 0.2ton NOx/TJ 8.58E-03kg CO 0.015ton CO/TJ 6.43E-04kg NMVOC 0.005ton/TJ 2.14E-04kg 산화계수 :0.99, 발열량 :43.33TJ/1,000ton 기준 NMVOC :NonMethaneVolatileOrganicCompound( 메탄을제외한휘발성유기화합물 ) -131-

176 포집된바이오가스의연소에의한이산화탄소배출량과경유연소에의한이산 화탄소배출량은 IPCC 방법론을적용하여계산하였다. IPCC 계산식과계산결과는 다음 < 표 4-20> 과 < 표 4-21> 에나타내었다. < 표 4-21>IPCC 계수를이용한바이오가스 1kg 연소시대기배출물량 배출물 EF(IPCC) 배출량 CO tonC/TJ 3.42E+00kg CH tonCH 4/TJ 9.14E-04kg N 2O 0.004tonN 2O/TJ 1.22E-04kg NOx 0.1ton NOx/TJ 3.05E-03kg CO 1ton CO/TJ 3.05E-02kg NMVOC 0.05ton/TJ 1.52E-03kg 산화계수 :0.995, 발열량 :5,225Kcal/m 3 기준 바. 전과정목록분석표작성처리되는음식물류폐기물 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate) 데이터베이스 (DB) 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위흐름 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-22> 와같다. < 표 4-22> 혐기성소화공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 경유 경유 산업자원부 (2000) 사. 전과정영향평가 AJ 와 AK 음식물류폐기물의혐기성소화공정과관련된전과정영향평가결과는 다음과같다

177 (1)AJ 혐기성소화시설경기도 시의음식물류폐기물처리를위한 AJ 혐기성소화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-38> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (91.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (79.6%), 전기 (20.4%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는전기 (94.5%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.2%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (59.1%), 전기 (40.9%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (59.1%), 전기 (40.9%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (65.0%), 공정배출물 (35.0%) 이고, 생태독성범주는전기 (90.6%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-38>AJ 혐기성소화의특성화결과 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-39> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (82.7%) 와자원고갈 (11.5%) 로나타났으며, 주로혐기성소화공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기의사용에기인한다

178 [pt/f.u] 공정배출물경유전기 2.00E E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-39>AJ 혐기성소화의가중치부여결과 (2)AK 혐기성소화시설 경기도 시의음식물류폐기물처리를위한 AK 혐기성소화공정의환경영향 특성화결과는 < 그림 4-40> 과같다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-40>AK 혐기성소화의특성화결과 -134-

179 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (93.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (72.4%), 전기 (27.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는전기 (96.1%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (98.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (50.7%), 공정배출물 (49.39%), 부영양화범주의주요요인은전기 (50.8%), 공정배출물 (49.2%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (73.4%), 공정배출물 (26.6%) 이고, 생태독성범주는전기 (93.2%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-41> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (79.4%), 자원고갈 (14.5%) 로나타났으며, 주로혐기성소화공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기사용에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물경유전기 1.60E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-41>AK 혐기성소화의가중치부여결과 아. 종합비교 음식물류폐기물의혐기성소화공정대상사업장별환경영향을 < 그림 4-42> 에나 타내었다. 주요요인인공정배출물과전기의비율은큰차이가없었으며, 상대적으 -135-

180 로 AJ 시설의환경영향이 AK 시설에비해 30% 정도더크게나타났는데, 이는유 기물의혐기성분해가보다활발히이루어져소화가스의발생량이더많았기때문 이다. [pt/f.u] 공정배출물경유전기 2.50E E E E E E+00 AJ AK < 그림 4-42> 혐기성소화공정의종합비교 하수병합가. 공정개요다음 < 표 4-23> 에현재운영중인음식물류폐기물을이용한하수병합처리시설중 2개조사대상시설에대한특징적인면을비교 정리하여나타내었다. AM 의알칼리제사용량은 5.2 톤 / 일정도를투입하는것으로나타났으나,AL 시설은알칼리제를사용하지않고있다. 희석수사용량의경우 AL 시설에서는투입음식물류폐기물의 2배정도인 200 톤 / 일정도를사용하는것으로나타났으며,AM 시설에서는투입음식물류폐기물과비슷한 100 톤 / 일정도를사용하였다. 잔재물발생량은두시설모두 10~20 톤 / 일정도를나타내었다. 잔재물처리방법은 AM 시설과 AL 시설의경우각각차량을이용하여소각장으로이송하여처리하거나매립장으로이송하여처리하는것으로나타났다. 처리산물의후처리방법으로는 AM 시설의경우하수처리장고도처리계통으로유입하거나소화조로유입 ( 전체 -136-

181 소화조처리용량의 10%) 시켜처리하는것으로나타났으며,AL 시설의경우하수처리장소화조로유입 ( 전체소화조처리용량의 25%) 시켜처리하는것으로나타났다. 처리시설에서발생하는악취를제어하기위하여두시설모두생물학적처리방법중의하나인바이오필터 (Biofilter) 를이용하는것으로나타났다. < 표 4-23> 조사대상 2 개하수병합처리시설의특징비교 구분 AL AM 시설용량 (ton/day) 실제처리량 (ton/day) NaOH 등알칼리사용량 (ton/day) 희석수사용량 (ton/day) 처리산물발생량 (ton/day) 잔재물발생량 (ton/day) 잔재물처리방법매립장으로운송소각장으로운송 처리산물의후처리방법 악취처리방법 하수처리장고도처리계통하수처리장소화조유입 - 으로유입전체소화조처리량의 25% 하수처리장소화조유입 - 전체소화조처리량의 10% 생물학적처리 - Biofilter (1)AL 하수병합처리시설다음 < 그림 4-43> 는부산광역시 구에소재한음식물류폐기물을이용한하수병합처리시설의주요처리공정을나타낸것이다. 본하수병합처리시설용량은 120 톤 / 일이며, 실처리량은 101 톤 / 일 ( 가동률약 84.2%) 을나타내고있다. 하수처리시설은수처리시설과오니처리시설로구분되어있으며, 수처리는활성슬러지법으로, 오니는중온 (35 ) 혐기성소화로처리하여탈수후최종처분하고있다. 반입된음식물류폐기물은투입호퍼에저장되어이송콘베이어에의해이송되어파봉파쇄선별기에투입된다. 파봉파쇄선별기를통해선별된음식물류폐기물은중력침전조를통과하면서침전물이제거되어분쇄기로투입되고, 침전된이물질은협잡물호퍼에저장되었다가협잡물차량에적재된후최종매립처분된다

182 음식물류폐기물 계량시설 투입호퍼 침출수 냉각시설 자력선별기 파봉파쇄선별기 철재류 협잡물 협잡물저장호퍼 상징수희석수 중력침전조 침전물 분쇄기 비닐제거기 비 닐 류 집배수조 청소수생활용수등 저류조 잡배수 침전물 침전지 벨트농축기 소화조 ( 하수처리장 ) < 그림 4-43>AL 하수병합처리시설의공정도 분쇄기로투입된음식물류폐기물은 10mm 크기의성상으로분쇄된후분쇄기하단저류조로이송되고저류조에서도비중이큰것은일부제거된다. 분쇄기하단저류조에서이송펌프에의해저류조로투입되기전에비닐제거장치에의해최종적으로비닐을제거한후저류조에투입된다. 투입된음식물류폐기물은충분히교반되어계란껍질, 조개껍질등의침전물은저류조하부침전물제거장치에의해저장호퍼로보내지고, 전처리된음식물류폐기물은이송펌프로벨트농축기로보내져함수율을낮추어하수처리장의소화조에투입한다

183 (2)AM 하수병합처리시설다음 < 그림 4-44> 는대구광역시 구에소재한음식물류폐기물하수병합처리시설의주요공정을나타낸것이다. 본시설의시설용량은 98 톤 / 일이며실처리량은 93 톤 / 일이었다. 계량시설 투입호퍼 침출수 협잡물 철재류 파봉파쇄선별기 자력선별기 침출수조 장외반출 신수 80ton/d 협잡물저장호퍼 비중이큰것 원심분리조 2 단분쇄기 반송 협잡물 비닐제거기 사이클론 저류조 가수분해조 NaOH (25%) 상수 22ton/d 비중이큰것 산발효조 원심탈수기 탈수 여액 바이오 필터 침전지 음식물류폐기물 / 오니처리라인 음식물류폐기물침출수 / 탈리액 / 공정수라인 반송수라인 ( 탈리액 / 탈수여액 ) < 그림 4-44>AM 하수병합처리시설의공정도 -139-

184 반입된음식물류폐기물은파봉 파쇄공정을거쳐트롬멜선별기를통해음식물류폐기물과이물질이분리되며, 분리된음식물류폐기물은자력선별기를거쳐원심분리조로이송된다. 원심분리조는원심력에의해비중이큰것을선별하는과정으로투입호퍼에서배출된침출수와공정수를첨가하여분리된음식물류폐기물중비중이큰것 ( 계란껍질, 조개껍질등 ) 을분리하여협잡물저장호퍼로이송한다. 원심분리조에서분리된음식물류폐기물은혐기성소화단계인가수분해- 산발효단계에서의원활한분해를위해분쇄기에서 5mm내외의크기로분쇄된다. 분쇄물은저류조로이송된후사이클론과선별공정을통해분쇄물에서비중이큰것과작은것 ( 비닐류 ) 으로분리하여비중이큰것은제거하고비중이작은비닐류는비닐제거기로반송한다. 저류조에저장된음식물류폐기물은가수분해조와산발효조에서 1차분해반응을거친다. 가수분해활성화를위해첨가하는 NaOH 는 1 일 5.2 톤내외이며, 공정수는침출수등을포함하여 1일약 100 톤이사용되고있다. 따라서시설내에서발생하는폐수는전량공정수로재사용하므로시설외로배출되지는않는다. 각처리공정을통해발생되는잔재물은약 13 톤 / 일 ( 처리량대비약 12%) 로서수거차량에의해매립장으로운송되어매립처분하고있다. 잔재물에는비닐류가 40% 로가장많은부분을차지하고있다. 잔재물에는자원화가능한성분이약 15% 정도혼입되어배출되고있다. 이들음식물류폐기물은주로섬유질성분으로혐기성소화가어렵기때문에상기와같은병합처리시설에서는분리하여처리하고있다. 전체시설에서발생하는악취는내부공조설비를거쳐생물학적탈취설비에서처리하고있으며, 각단위시설은모두국소배기설비를갖추고있다. 사용되는바이오필터의여재 (media) 는 5년주기로교체하는것으로설계되어있다.1 차처리를위해본시설에서는별도로젤 (gel) 형태의탈취제를곳곳에비치하여냄새를제어하고있다. 나. 기능및기능단위 하수병합공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 하수병합공정 의기능및기능단위는 < 표 4-24> 와같다

185 < 표 4-24> 하수병합공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 혐기성소화공정음식물류폐기물의하수병합처리음식물류폐기물 1kg 의하수병합처리음식물류폐기물 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-25> 와같다. < 표 4-25> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도음식물류폐기물의하수병합공정은다음 < 그림 4-45> 와같이선별파쇄처리후농축조, 산발효조를거쳐소화조에서음식물류폐기물을혐기성분해하는공정으로하수종말처리장의소화조시스템을이용한다. 전기, 상수및화학약품등이투입되고, 소화가스의연소열을회수하여생산한스팀은소화조내부가온에주로사용된다. < 그림 4-45> 하수병합공정도 -141-

186 마. 데이터수집및계산하수병합공정의소화조에서발생하는소화가스는소화조가온과전기생산에사용되며, 바이오가스와보조연료인경유의연소에의한대기배출물량은 IPCC 방법론을적용하여계산하였다 (4.1.4 혐기성소화의마. 데이터수집및계산참조 ) 바. 전과정목록분석표작성음식물류폐기물 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gatetogate) DB 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위흐름 DB 를연결하고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-26> 과같다. < 표 4-26> 하수병합공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 경유 경유 산업자원부 (2000) 가성소다 NaOH 환경부 (2003) 용수 IndustrialWater( 서울 ) 환경부 (2003) 사. 전과정영향평가 AL 과 AM 하수병합공정과관련된전과정영향평가결과는다음과같다. (1)AL 하수병합처리시설 AL 하수병합처리시설에서의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-46> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (99.1%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (76.3%), 전기 (23.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는응집제 (94.5%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.1%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (53.7%), 전기 -142-

187 (45.8%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (53.7%), 전기 (45.9%) 이다. 인간독 성범주의주요요인은전기 (69.3%), 공정배출물 (30.4%) 이고, 생태독성범주는전기 (88.5%), 응집제 (11.5%) 가주요요인이다. 공정배출물상수화학약품전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-46>AL 하수병합의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물상수 chemical 전기 1.80E E E E E E E E E E+00 AR D GW OD POC AP EU HT E T < 그림 4-47>AL 하수병합의가중치부여결과 -143-

188 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-47> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (82.1%) 로나타났으며, 주로하수병합공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기사용에기인한다. (2)AM 하수병합처리시설음식물류폐기물처리를위한 AM 하수병합처리시설의환경영향특성화결과는 < 그림 4-48> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (51.5%), 전기 (47.9%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (92.6%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (85.8%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.7%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (82.9%), 전기 (16.7%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (83%), 전기 (16.7%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (64.4%), 전기 (35.1%) 이고, 생태독성범주는경유 (52.4%), 전기 (44.0%) 가주요요인이다. 공정배출물화학약품경유공업용수전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-48>AM 하수병합의특성화결과 -144-

189 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-49> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (86.4%) 로나타났으며, 주로하수병합공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기사용에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물 chemical 경유공업용수전기 1.60E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-49>AM 하수병합의가중치부여결과 아. 종합비교하수병합공정의대상사업장별비교그래프는 < 그림 4-50> 과같다. 공정배출물에의한영향은서로비슷했으나 AL 시설의전기사용에따른환경영향이 AM 시설보다더큰것으로나타났다. 이는 AL 시설의가동율 (84.2%) 이 AM 시설 (94.9%) 보다낮고에너지효율이낮은일부구형설비에기인하는것으로추정된다

190 [pt/f.u] 공정배출물상수화학약품경유공업용수전기 2.50E E E E E E+00 AL AM < 그림 4-50> 하수병합공정의종합비교 소각 가. 공정개요 생활폐기물소각공정에서음식물류폐기물은특별한전처리과정을거치지않고생활폐기물과같이소각처리된다. 소각공정후단에는배기가스처리, 폐수처리및소각재 ( 바닥재및비산재 ) 배출공정이연계된다 ( 그림 4-51> 참조 ). 폐기물의연소과정에발생하는소각열은스팀으로전환되어지역난방에공급한다. 연소과정에서발생한배기가스는황산화물 (SOx) 및염화수소 (HCl) 제거를위한반건식반응탑 (SemiDry Reactor;SDR), 분진제거를위한백필터및질소산화물 (NOx) 제거를위한선택적촉매반응탑 (SelectedCatalyticReactor;SCR) 을거쳐굴뚝으로배출된다 (< 표 4-27>). 청소수및바닥재등에서발생한폐수는폐수처리장에서처리하지만, 쓰레기저장조에서발생하는고농도폐수는주로소각로에분무하여소각처리한다. 한편, 바닥재는일반폐기물매립장에매립되고비산재는지정폐기물매립장에매립되는경우가많으나일부안정화처리를거친비산재는일반폐기물로처리되기도한다

191 < 표 4-27> 음식물류폐기물소각조사대상시설의개요 구분 AP AN AO 음식물류폐기물처리용량 104 톤 / 일 (36,439 톤 / 년 ) 음식물건조시설 30 톤 / 일 195 톤 / 일 (64,042 톤 / 년 ) 소각용량 200 톤 / 일 2 기 50 톤 / 일 300 톤 / 일 2 기 소각형식스토커식스토커식스토커식 소각폐기물생활폐기물생활폐기물생활폐기물 폐열회수시스템 폐열보일러 (30.4 톤 16 kg / cm2 2 기 ) 폐열보일러 (6.4 톤 / 시간 ) 폐열보일러 대기오염방지시스템 전기집진기, 습식세정탑, 백필터선택적환원촉매반응탑 (SCR), 다이옥신제거설비 탈질설비 (SNCR), 반건식반응탑, 활성탄주입설비, 백필터 전기집진기, 습식세정탑, 백필터 소각재처리시스템매립매립매립 통풍시스템 - 유인송풍기연돌 이온탈취기연돌 운전모드 - 24 시간연속운전 - 증기발생 활성탄주입설비 대기배출 쓰레기반입 쓰레기저장조 소각로 폐열보일러 반건식반응탑 집진기 SCR 굴뚝 침출수처리설비소각로분사소각 바닥재저장조 폐수처리설비 청소수 비산재처리설비 매립처리 매립 하수처리장 수계배출 < 그림 5-51> 소각설비의공정도 나. 기능및기능단위 소각공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 소각공정의기능및 기능단위는 < 표 4-28> 과같다

192 < 표 4-28> 소각공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 소각공정음식물류폐기물의소각처리음식물류폐기물 1kg 의소각처리음식물류폐기물 1kg 다. 시스템경계설정시스템경계는 < 그림 4-52> 와같이생활폐기물이소각시설로반입된후부터연소, 폐기가스처리까지의처리공정 (gate to gate) 으로설정하였다. 소각공정에서는음식물류폐기물의반입을통한저장및투입공정과연소공정, 폐기가스처리공정, 여열이용공정, 기타유틸리티공정등이포함되며, 가정에서소각시설까지의수집운반공정은제외하였다. < 그림 4-52> 소각공정의시스템경계도 라. 데이터품질요건데이터품질요건은연구결과에영향을미치는중요한요인이기때문에이에대한정확한규정이필요하다. 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부로구분하여설정하였으며 < 표 4-29> 와같다

193 < 표 4-29> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2003 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산음식물류폐기물은단독으로소각되지않고생활폐기물과함께처리된다. 따라서생활폐기물에포함된음식물류폐기물에대한할당이수행되어야한다. 일반적으로많이사용되는할당인자로는중량, 부피, 에너지및면적등의물리화학적특성과가격, 이윤등의경제적가치가있으며, 본연구에서는중량, 탄소함량및발열량등의다중할당인자를이용하였다. 이산화탄소배출량을산정하기위하여투입되는음식물의함수율 (AP 시설함수율 :79.23%,AN,AO 시설함수율 :79.5%) 과건중량기준의탄소함유율 (AP 시설 : 52.92%,AN,AO 시설 :45.37%) 과이론연소방정식을이용하였다 (AP 시설의함수율과탄소함유율은 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ) 이용 ). 보조연료에의한대기배출물은 IPCC 배출계수를이용하였다. 기술계주11) 로투입되거나산출되는공정데이터들중에서상위및하위흐름데이터베이스가없는경우에는기본흐름주12) 으로가정하였다. 또한소각과정에서발생하는발열량과이산화탄소의경우음식물류폐기물의탄소함량등원소조성비와이론연소방정식을적용하여산출하였다. 주 11) technosphere ; 인간의경제적활동이있는계. 반대로자연계 (ecosphere) 는인간의경제적 활동이없는계를뜻함주 12) elementary flow ; 자연계에서기술계로또는기술계에서자연계로이동하는물질및에너 지. 일례로별도의인위적인공정을거치지않고시스템경계내로투입되는하천수의경우 는기본흐름에해당되며, 반면정수처리장에서처리된상수또는공업용수가투입된다면이 는비기본흐름 (non-elementary flow) 으로서전과정목록작성시정수처리를위한투입산출 물데이터베이스를상위흐름으로연결하여야함. 기술계로투입되거나산출되는물질및에 너지중연결할데이터베이스가없는경우기본흐름으로처리하게되면전과정목록에는포 함되나, 전과정영향은평가되지않음 -149-

194 바. 전과정목록분석표작성소각되는음식물폐기물 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gate to gate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된데이터베이스는 < 표 4-30> 과같다. < 표 4-30> 소각공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 용수 IndustrialWater( 서울 ) 환경부 (2003) 화학약품 NH 3,NaOH,Polymer, NaCl, 활성탄 3 Al 2SO 4 환경부 (2003) BUWAL250(1996) 사. 전과정영향평가 음식물류폐기물의소각공정전과정영향평가결과는다음과같다. (1)AN 소각시설음식물류폐기물처리를위한 AN 소각공정의환경영향특성화결과를 < 그림 4-53> 에나타내었다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은화학약품 (67.2%), 전기 (32.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (80.6%), 전기 (14.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.8%), 광화학산화물생성범주는화학약품 (54.8%), 전기 (25.8%), 공정배출물 (19.3%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (67.3%), 화학약품 (19.3%), 전기 (13.3%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (50.1%), 공정배출물 (40.7%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (65.2%), 전기 (23.1%), 화학약품 (11.6%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (82.0%), 전기 (17.8%) 가주요요인이다

195 공정배출물화학약품공업용수전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-53>AN 소각의특성화결과 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치 부여결과는 < 그림 4-54> 와같다. [pt/f.u] 2.50E-05 공정배출물화학약품공업용수전기 2.00E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-54>AN 소각의가중치부여결과 -151-

196 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (71.2%), 자원고갈 (19.7%) 로나타났으며, 주로소각공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기및화 학약품의사용에기인한다. (2)AO 소각시설음식물류폐기물처리를위한 AO 소각공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-55> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (61.1%), 화학약품 (38.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (87.5%), 전기 (11.3%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.7%), 광화학산화물생성범주는화학약품 (62.0%), 전기 (37.6%) 가주요요인이다. 산성화범주는전기 (45.7%), 공정배출물 (34.4%), 화학약품 (19.7%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (52.2%), 전기 (27.2%), 공정배출물 (20.5%) 이다. 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-55>AO 소각의특성화결과 -152-

197 인간독성범주의주요요인은전기 (55.8%), 공정배출물 (34.5%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (77.0%), 전기 (22.9%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-56> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (86.1%) 로나타났으며, 주로소각공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기사용에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 2.50E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-56>AO 소각의가중치부여결과 (3)AP 소각시설음식물류폐기물처리를위한 AP 소각공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-57> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (58.5%), 화학약품 (41.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (79.4%), 전기 (19.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.5%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (55.4%), 화학약품 (24.7%), 전기 (19.8%) 가주요요인이며, -153-

198 산성화범주는공정배출물 (75.3%), 전기 (20.0%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (46.5%), 화학약품 (41.0%), 전기 (12.5%), 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (57.8%), 전기 (38.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (76.5%), 전기 (23.5%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품공업용수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-57>AP 소각의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 3.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-58>AP 소각의가중치부여결과 -154-

199 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-58> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (74.3%), 자원고갈 (16.9%) 로나타났으며, 주로소각공정에서대기중으로배출되는이산화탄소와전기사용에기인한다. 아. 종합비교소각공정의대상사업장별환경영향을비교한결과는 < 그림 4-59> 와같다. 세시설모두소각공정에서발생하는이산화탄소의배출과그로인한지구온난화영향이주요요인이며공정배출물의경우시설별로큰차이는없었다. [pt/f.u] 4.00E E E E E E E E E+00 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 AN AO AP < 그림 4-59> 소각공정의사업장별종합비교 매립가. 공정개요음식물류폐기물은 2005 년 1월 1일부터시단위이상지역에서직매립이금지되었다주13). 또한, 정부에서는음식물류폐기물로인한자원낭비와환경오염을줄이기 주 13) 폐기물관리법시행규칙별표 4 폐기물의수집 운반 보관 처리에관한구체적기준및방법 ( 제

200 위하여 1998 년부터 음식물류폐기물감량 자원화기본계획 을수립 추진하고있어음식물류폐기물만을매립하는사례는없다. 따라서별도의음식물류폐기물매립공정은없으며, 직매립금지조치이전에일반생활폐기물과함께매립된시설을대상공정으로선정하였다 (< 표 4-31>). < 표 4-31> 음식물류폐기물매립조사대상시설의개요 구분 AQ AR AS 면적 ( 천m2 ) 18, 용량 ( 천m3 ) 240,000 1, 년도매립량 ( 천m3 ) 2003 년도반입량 ( 톤 / 일 ) 음식물류폐기물매립량 ( 톤 / 일 ) 7, , ,099.1 (5.74%) 36.5 (17.76%) 11.1 (10.95%) 나. 기능및기능단위 매립공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 음식물류폐기물매 립공정의기능및기능단위는 < 표 4-32> 와같다. < 표 4-32> 매립공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 소각공정음식물류폐기물의매립처리음식물류폐기물 1kg 의매립처리음식물류폐기물 1kg 조관련 ) 3. 음식물류폐기물 ( 농 수 축산물류폐기물을포함한다 ) 의기준및방법, 라. 처리의경우 (4) 특별시 광역시또는시지역에서발생하는음식물류폐기물을바로매립하여서는아니되며, 소각 퇴비화 사료화또는소멸화처리후발생되는잔재물만을매립하여야한다.< 시행일 > -156-

201 다. 시스템경계설정시스템경계는폐기물이매립시설로반입되어매립된후다른용도로토지를사용할수있는안정화단계완료시점까지의처리공정- 안정화공정 (gatetograve) 으로선정하였다 (< 그림 4-60 참조 >). < 그림 4-60> 매립공정의시스템경계 폐기물의매립은매립 ( 다짐 ) 공정, 침출수처리공정, 매립가스처리공정으로크게나눌수있다. 대상시스템인 매립지 1공구의경우, 매립가스처리시 2001 년부터소각열을이용한발전을실시하고있으나, 본연구에서는데이터의부재로인해발전공정은단순소각되는것으로가정하였다. < 그림 4-61>AQ 매립지의공정모식도 -157-

202 매립공정은 < 그림 4-61> 과같이폐기물매립 ( 다짐 ), 침출수처리, 매립가스처리등으로공정을나눌수있으며, 데이터수집의기준이되는단위공정또한상기 3 개공정으로결정하였다. 폐기물매립은주로상향매립방식으로작업을실시하며, 먼지와쓰레기의흩날림방지를위한살수 ( 撒水 ) 와복토작업은매립 ( 다짐 ) 작업에포함시켰다. 라. 데이터품질요건매립공정데이터는 2004 년 매립지통계연감 의데이터를활용했으며, 매립공정내부데이터는 매립지 1공구의매립및안정화기간 (1992 년 ~2040 년 ) 의공정데이터를수집하되,2003 년이후데이터는예측자료를이용하였다. 매립장상위및하위흐름데이터는 5년이내최신데이터를사용하고, 공간적범위는물질및에너지의생산지데이터수집을원칙으로하였다.< 표 4-33> 에데이터품질요건과관련한사항을요약하였다. < 표 4-33> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 1992 년 ~2040 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산음식물류폐기물은단독으로매립되지않고생활폐기물또는사업장폐기물과함께매립되며 2003 년 7월 1일부터는직매립이금지되었다. 매립지 1공구는 2000 년 10 월에매립이종료되었으며매립지사용기간동안에는음식물류폐기물의직매립이이루어졌다. 대표적인다중투입 / 산출공정인매립공정에대해음식물류폐기물의할당작업이수행되어야하며, 이를위해매립대상폐기물의물리적구성비와삼성분및원소조성등다양한자료를수집, 검토하였다. 본연구에서는자연과학적인과 -158-

203 (cause-efect) 관계를최대한고려하여각단위공정및파라미터별로서로다른할당인자를이용하는다중할당 (multialocation) 을실시하였다. 먼저, 장비운전에사용하는경유와같이매립 ( 다짐 ) 공정과관련된투입산출물의할당인자로는중량을선정하여할당을실시하였다. 침출수처리공정의경우는다양한화학약품과전기가투입되고슬러지와처리수에포함된수계배출물등이배출되는복잡한다중투입 / 산출공정이다. 침출수는폐기물에포함된자체수분보다는대부분강우에의해서발생되고강우자체는환경영향이없으므로, 침출수에용존유기화합물형태로용해될수있는폐기물내탄소함량을침출수처리공정과관련한투입산출물의할당인자로선정하였다. 매립대상폐기물을음식물류, 종이류, 목재류, 섬유류, 플라스틱류, 불연물및기타폐기물등물리적조성별로세분한후, 음식물류폐기물에포함된탄소함량을매립지운영기간동안분해가능한재질 ( 음식물류, 종이류, 목재류및섬유류등 ) 에포함된총탄소함량으로나눈탄소함량비가할당기준이되는것이다. 기술계로투입되거나산출되는공정데이터들중에서상위및하위흐름데이터베이스가없는경우에는기본흐름으로가정하였다. 바. 전과정목록분석표작성매립되는음식물폐기물 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gate to gate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. < 표 4-34> 매립공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 경유 경유 산업자원부 (2000) 화학약품 폐수처리약품 환경부 (2003) 사. 전과정영향평가 음식물류폐기물의매립공정에대한전과정영향평가결과는다음과같다

204 (1)AQ 매립시설 AQ 매립공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-62> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (61.1%), 화학약품 (28.1%), 전기 (10.7%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.8%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.9%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는화학약품 (73.2%), 전기 (25.2%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (53.6%), 전기 (45.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (98.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (86.1%), 경유 (11.9%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유화학약품전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-62>AQ 매립공정의특성화결과 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-63> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (96.1%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는메탄과이산화탄소에기인한다. 지구온난화범주의영향이현저히크기때문에다른영향범주들의환경영향은거의드러나지않는다

205 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 7.00E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-63>AQ 매립공정의가중치부여결과 (2)AR 매립시설 AR 매립공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-64> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (48.4%), 전기 (46.4%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (98.4%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.4%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (88.0%), 화학약품 (11.0%), 부영양화범주의주요요인은전기 (94.8%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (90.6%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (47.4%), 경유 (28.2%), 전기 (24.4%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-65> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (94.2%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는메탄과이산화탄소에기인한다. 지구온난화범주의영향이현저히크기때문에다른영향범주들의환경영향은극히낮은비중만을차지한다

206 공정배출물경유화학약품전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-64>AR 매립공정의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 1.00E E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-65>AR 매립공정의가중치부여결과 -162-

207 (3)AS 매립시설 AS 매립공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-66> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (61.1%), 화학약품 (28.1%), 전기 (10.7%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.9%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (100%) 이주요요인이며, 산성화범주는화학약품 (73.3%), 전기 (25.0%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (53.7%), 전기 (45.2%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (99.0%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (86.2%) 이주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-63> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (95.9%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는메탄과이산화탄소에기인한다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유화학약품전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-66>AS 매립공정의특성화결과 -163-

208 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 1.00E E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-67>AS 매립공정의가중치부여결과 아. 종합비교매립공정의대상사업장별환경영향을비교한결과는 < 그림 4-68> 과같다. 모든사업장에서매립가스에의한영향이대부분을차지하고있으며,AQ 매립공정의환경영향이상대적으로낮은이유는포집가스중에포함된메탄을소각하여이산화탄소형태로배출하기때문이다.AR 과 AS 매립공정은매립가스포집및소각시설의미비로인해매립장에서발생한메탄이전량대기배출됨으로써, 상대적으로지구온난화영향이큰메탄의배출량이 AQ 에비하여많기때문에, 환경영향이각각 59.0%,53.9% 더크게나타났다. 이에음식물류폐기물의매립시매립가스를포집처리 ( 소각 ) 하는경우와전량대기중으로배출하는경우의환경영향에대한비교를실시하였다. 음식물폐기물류매립가스의발생량은 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ) 의음식물류폐기물조성 ( 함수율 :79.84%, 탄소함량 :52.92%) 데이터를이용하여음식물류폐기물에포함된탄소총량이매립가스로발생된다고가정하여아래와같이계산하였다

209 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 1.00E E E E E E E E E E E+00 AQ AR AS < 그림 4-68> 매립공정의대상사업장별종합비교 음식물류폐기물 1kg 에포함된탄소총량 =( ) =1.07E-01kg 음식물류폐기물에포함된탄소는매립된후모두매립가스로배출되며, 탄소성분의 50% 는이산화탄소로나머지 50% 는메탄가스의형태로발생된다고가정하였다. 이렇게발생된매립가스는 AQ 매립지의경우약 45% 정도가포집되며, 포집가스에포함된메탄은이산화탄소로변환하여대기로배출된다. 매립가스포집율은 AQ 매립지매립가스자원화사업타당성조사및기본계획보고서 (2000.6) 의 1992 년부터 2040 년까지의매립가스발생예상량과포집량추정데이터를이용하여아래와같이산출하였다. 포집율 = 매립가스포집량 / 매립가스발생량 = 2,839,360,302Nm 3 /6,246,230,400Nm 3 = 45.45% < 그림 4-69> 는음식쓰레기 1kg 매립시발생하는매립가스와 45% 포집률로포 집 소각할시메탄가스와이산화탄소의발생량을중량으로나타낸그림이다

210 < 그림 4-69> 음식물류폐기물 1kg 매립시발생되는매립가스량 < 그림 4-70> 은발생하는매립가스가모두대기중으로배출되는경우 (0% 포집 ) 와 45% 포집 소각하는경우의대기배출량을부피로나타내고있다. [pt/f.u] CH4 CO2 2.50E E E E E E+00 0% 포집 45% 포집 < 그림 4-70> 포집률에따른매립가스대기배출량 ( 음식물류폐기물 ) < 그림 4-71> 은각각의경우환경영향에관한그림이다. 매립가스가전량대기중으로배출되는경우 (0% 포집 ) 의영향평가값은 9.13E-05pt 이고,45% 포집 소각하는경우는 5.92E-05pt 로전량대기배출되는경우에비해 35% 정도환경영향이저감된다. 매립가스의포집 소각시이산화탄소배출량은증가하지만, 단위중량당 -166-

211 이산화탄소대비 21 배의지구온난화영향을가지는메탄의배출량이줄어들기때문 이다. [pt/f.u] CH4 CO2 1.00E E E E E E E E E E E+00 0% 포집 45% 포집 < 그림 4-71> 매립가스포집률에따른환경영향평가 다음은매립가스포집률에따른메탄과이산화탄소의배출량과환경영향을 < 표 4-35> 에나타내었다. < 표 4-35> 매립가스포집률에따른대기배출물량과환경영향비교 구분 대기배출량 (m 3 /f.u.) 환경영향값 (pt/f.u.) 포집률 0% 포집률 45% 포집률 0% 포집률 45% CH E E E E-05 CO E E E E-05 합계 1.99E E E E

212 4.2 하수슬러지하수슬러지의배출 ( 발생 ), 처리공정 ( 메탄화, 퇴비화, 시멘트원료화등 ), 최종처리 ( 소각, 매립, 해양배출등 ) 에이르는단계별로전과정목록을분석하기위한현장조사및설문조사, 시험 분석을실시하였다. 하수슬러지처리공정및비용데이터수집을위한설문지구성내용을 < 표 4-36> 에나타내었다. < 표 4-36> 하수슬러지처리공정및비용데이터수집을위한설문지 ( 안 ) - 시간기준 : 대구분중구분세부내역 일반자료 처리공정 0-1 일반사항작성자내역 0-2 처리시설일반부지면적, 시설용량, 처리량 0-3 고정비용부지비용, 건축비용, 기계구입 - 설치비용등 0-4 운전비용 1-1 반입량 운전인원, 인건비, 보험료, 시설유지 보수비, 전기요금, 도시가스비, 세금과공과, 지급수수료등 배출하수처리장, 반입방식, 평균반입량, 반입비용 1-2 반입물성상관련물리적조성, 삼성분, 원소조성, 발열량등 1-3 전기사용량전기사용설비용량, 전기사용량 1-4 투입약품량투입약품종류, 단가, 양 1-5 운반차량등 혐기성소화 2-1 가스발생량등 퇴비화 3-1 산물성상관련 시멘트원료화 4-1 원료성상관련 해양배출 5-1 해양배출 소각 6-1 소각 매립 7-1 매립 차량종류, 선박종류, 이송거리, 연료종류, 유류사용량 가스발생량, 가스사용량 ( 보일러, 전기 ), 소화조 탈수기탈리액량퇴비 : 유기물, 유해성분 ( 비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 구리, 아연, 니켈 ), 질소,NaCl, 수분수분함량, 원소조성, 발열량, 광물성분분석차량종류, 선박종류, 이송거리, 연료종류, 해양배출지역, 유류사용량, 위탁비용 ( 운반비용, 처리비용 ) 설비종류, 대기오염물질, 소각재성상, 소각재처리등차량종류, 이송거리, 유류사용량, 매립지반입비용, 중장비차량사용현황 -168-

213 수처리과정에서발생된슬러지는농축조, 소화조, 탈수기를거치면서부피와무 게를감소시켜운반과처분을쉽게한다 ( 그림 4-72). < 그림 4-72> 슬러지처리과정 농축시설은생슬러지및잉여슬러지를고액분리하여농도를높이고슬러지부피를감소시키는시설이다. 농축된슬러지는소화조또는탈수기로이송되어처리된다. 소화조는농축조에서농축시킨슬러지를생화학적으로처리를하는곳이다. 소화방법에는혐기성과호기성소화방법이있으며전자가주로활용된다. 소화과정에서메탄발효가일어나감량된유기물에비례하여메탄가스와이산화탄소가발생하며이를소화가스라하고소화가스는자가연료 ( 발전기, 보일러 ) 로사용되어자원재활용에도움을준다. 소화된슬러지는탈수기로보내어탈수과정을거친다. 탈수시설은소화농축오니또는농축오니를탈수하여부피와무게를줄여운반및후속처리를용이하게해준다. 탈수는주로기계적인방법을사용하며탈수기의종류로는원심탈수기, 벨트프레스탈수기, 가압탈수기, 진공탈수기등이있으며서울의하수처리장에서는벨트프레스탈수기를주로이용하고그다음으로원심탈수기를이용하고있다. 탈수된슬러지케익의함수율은계절의영향을많이받는슬러지의성상에따라차이가크며 70~80% 수준이다. 슬러지케익은고형화매립, 건조또는소각후재활용, 해양배출등의방법으로최종처리된다. 이중해양배출은비용이적게드는처리방법이나해양오염을유발하므로국제협약등에의하여금지되고있는추세에있다. 하수슬러지의농축, 소화, 탈수과정은하수처리시스템에포함된다. 상하수도시스템과같은사회기반시설을대상으로하는 LCA(InfrastructureLCA;ILCA) 는대규모의복합적인시설을대상으로하고있으며, 시설의수명이 년또는그이상으 -169-

214 로장기간지속된다는점에서제품의 LCA(ProductLCA;PLCA) 와는특성이다르다. 개념적으로이러한사회기반시설의평가범위는건설용자재및설비의제조로부터시공, 시설의유지 운영, 구조물의최종폐기에이르기까지의전과정에서발생하는환경부하를대상으로하게된다. 그러나, 본연구에서는하수슬러지만을대상으로하고자하므로, 하수처리장의슬러지처리시설운영단계에서의환경부하를산정하고자한다. 운영단계에서는플랜트동력 ( 전력 ), 처리설비동력 ( 전력 ), 약품소비및수송, 세정수등물소비, 세부장비보수 ( 교환등 ) 가평가범위가된다. 하수처리공정의일부인메탄화에대해서는별도로검토하고, 상기평가범위에대하여슬러지케익의처리방법중에서퇴비화, 건설자재화 ( 시멘트원료화 ), 해양배출, 소각, 매립에대해환경성을비교하고자한다 ( 그림 4-73 참조 ). 혼합슬러지 농축 혐기성소화 탈수 사일로저장 석회안정화 건조 퇴비화 수송 메탄가스포집 소각수송매립 수송매립 수송시멘트킬른시멘트 수송 사일로저장 농장살포 해양투기 가스이용 시나리오 6 시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4 시나리오 5 < 그림 4-73> 하수슬러지전과정평가의시스템경계 -170-

215 4.2.1 메탄화 ( 혐기성소화 ) 가. 공정개요하수슬러지처리에있어서혐기성소화는농축슬러지를탈수하기전에선택적으로사용되는기술이다. 우리나라는전국 231 개하수처리장중소화조가설치된처리장이 69 개소이며, 이중 62 개소가가동중이다. 주된목적은슬러지의감량에있으며, 동시에메탄가스를에너지원으로회수하기위하여적용되는기술로서 메탄발효 라고도한다. 혐기성소화조에의한슬러지처리는혐기성미생물의작용으로유기물을분해하는시설로서, 소화슬러지와탈리액으로분리시켜각각슬러지탈수설비와수처리시설로보내진다. 혐기성소화는 1 부패성유기물이감소하여냄새발생이적고취급이용이한슬러지로되며,2 슬러지용적및무게의감소가크고,3 소화가스는연료로이용할수있는이점이있다. < 표 4-37> 조사대상 3 개혐기성소화시설의특징비교 구분 BA BB BC 소화방식 혐기성소화중온소화 혐기성소화중온소화 혐기성소화중온소화 혐기성처리시투입물질농축하수슬러지농축하수슬러지농축하수슬러지 소화조용량 (m 3 ) 106,132 74, ,998 소화조투입슬러지량 (m 3 /day) 소화조 탈수기탈리액량 (m 3 /day) 탈수슬러지발생량 (m 3 /day) 10,000 3,599 7,670 9,253 3,343 7, 소화가스발생량 (m 3 /day) 54,853 28,962 44,098 소화가스의시설내에너지자급률 (%) 소화가스이용방법소화조가온용소화조가온및발전용소화조가온및발전용 소화슬러지처리방법탈수탈수탈수 기타혼합물 응집제 ( 폴리머 ) 탈황제 탈수케익처리방법소각, 매립, 해양배출 응집제 ( 폴리머 ) 소각, 매립, 해양배출, 재활용, 기타 응집제 ( 폴리머 ) 탈황제 매립, 해양배출, 재활용, 기타 -171-

216 < 표 4-37> 에조사대상 3 개의혐기성소화시설에대한특징적인면을비교 정리 하여나타내었다. 혐기성소화조에서발생되는소화가스주성분은메탄가스 (CH 4 )60~65%, 탄산가 스 (CO 2 )35% 로발열량이 5,225 kcal / m3인유용한에너지로서보일러나발전기의에너 지원으로사용하여총에너지사용량의 65~80% 정도를충당하고있다. 소화가스발생량에따라다르지만, 에너지 ( 경유,LNG) 사용량이감소하여에너지 비용절감에기여하고있다. 대체에너지로서환산방법은발열량에따라환산계수를적용하고있으며, 경유에 대한환산계수값은다음과같다. 환산방법 : 발열량대비소화가스 1 m3 = 경유 0.57l - 환산계수 : 5,225 kcal / m3 ( 소화가스발열량 ) 9,200 kcal /l( 경유발열량 ) = 0.57 [l/ m3 ] - 보일러등유단가 :611.5 원 /l(2004 년사업소계약평균단가적용 ) cf. 도시가스발열량 :10,500 kcal / m3 나. 기능및기능단위 매탄화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 메탄화공정의기 능및기능단위는 < 표 4-38> 과같다. < 표 4-38> 메탄화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 메탄화공정하수슬러지의메탄화처리하수슬러지 1kg 의메탄화처리하수슬러지 1kg 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-39> 와같다

217 < 표 4-39> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도 메탄화공정은다음 < 그림 4-74> 와같이농축, 소화, 탈수로이루어져있다. < 그림 4-74> 메탄화공정도 마. 데이터수집및계산메탄화공정의소화조에서발생되는포집가스는소화조가온과전력을생산하는데사용된다. 연료로사용되는경유와포집된바이오가스의연소에의한이산화탄소배출량은 IPCC 방법론을적용하여계산하였다 (4.1.4 혐기성소화의마. 데이터수집및계산참조 ). 바. 전과정목록분석표작성 처리되는하수슬러지 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate)db 를작성하였다. 이를기초로상 하위흐름 DB 를연결하고 ISO 규 -173-

218 격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하 위흐름의 DB 는 < 표 4-40> 과같다. < 표 4-40> 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 고분자응집제 고분자응집제 (PAA) 환경부 (2003) 용수 IndustrialWater( 서울 ) 환경부 (2003) 사. 전과정영향평가하수슬러지의메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정에대한전과정영향평가결과는다음과같다. (1)BA 하수슬러지메탄화공정하수슬러지처리를위한 BA 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정의환경영향특성화결과를 < 그림 4-75> 에나타내었다. 공정배출물화학약품전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-75>BA 메탄화의특성화결과 -174-

219 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (99.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (64.9%), 전기 (35.1%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (78.6%), 전기 (21.0%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (98.4%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (59.8%), 공정배출물 (40.1%), 부영양화범주의주요요인은전기 (59.8%), 공정배출물 (40.0%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (79.9%), 공정배출물 (20.0%) 이고, 생태독성범주는전기 (97.3%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-76> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (76.9%) 및자원고갈 (16.8%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는공정배출물과전기사용에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품전기 3.00E E E E E E E+ 00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-76>BA 메탄화의가중치부여결과 (2)BB 하수슬러지메탄화공정하수슬러지처리를위한 BB 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-77> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (99.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (60.2%), 전기 (39.7%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (91.1%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (98.1%) 이주요요인이며, 산성화범주 -175-

220 는전기 (64.3%), 공정배출물 (35.3%), 부영양화범주의주요요인은전기 (64.3%), 공정 배출물 (35.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (82.7%), 공정배출물 (17.0%) 이 고, 생태독성범주는전기 (92.8%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-77>BB 메탄화의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물화학약품전기 3.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-78>BB 메탄화의가중치부여결과 -176-

221 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-78> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (74.9%) 및자원고갈 (18.5%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는공정배출물과전기사용에기인한다. (3)BC 하수슬러지메탄화공정하수슬러지처리를위한 BC 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-79> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (99.5%) 이고, 지구온난화범주는전기 (52.0%), 공정배출물 (47.8%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (74.6%), 전기 (25.3%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (96.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (74.7%), 공정배출물 (24.9%), 부영양화범주의주요요인은전기 (74.8%), 공정배출물 (24.9%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (88.6%), 공정배출물 (11.1%) 이고, 생태독성범주는전기 (97.5%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품공업용수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-79>BC 메탄화의특성화결과 -177-

222 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-80> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (70.3%) 및자원고갈 (22.8%) 로나타났으며, 주로대기중으로배출되는공정배출물과전기사용에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 2.50E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-80>BC 메탄화의가중치부여결과 아. 종합비교 [pt/f.u] 4.00E E E E E E E E E+00 공정배출물화학약품공업용수전기 BA BB BC < 그림 4-81> 메탄화처리공정의대상사업장별비교 -178-

223 하수슬러지의메탄화공정대상사업장별환경영향을비교한결과는 < 그림 4-81> 과같다. 주요요인은모두공정배출물과전기로나타났으며, 공정배출물의경우소 화가스연소과정에서배출되는이산화탄소가대부분을차지하고있다 퇴비화가. 공정개요사업장폐기물의하나인하수슬러지는분해되기쉬운유기물을많이포함하고있어, 미생물분해를이용한퇴비화가가능하다. < 표 4-41> 퇴비화기본프로세스의개요기본프로세스탈수케익 조정조 일차발효 이차발효 ( 숙성 ) 체분리 ( 포장 ) 첨가물 목적조작내용주요시설비고 미생물의활동에관한 분해성유기물의 비료로서의환경조건을정비한다. 분해와안정화 분해성유기물의유용성을높인다. 영양분 (C/N) 오니취의제거분해와안정화 취급이용이하게 수분 병원균, 기생충란, 부식물질의생성개선 통기성잡초종자의사멸 수분의제거 저장 ph 수분의제거 원료혼합 ( 탈수케익, 첨가물, 반송퇴비 ) 비료성분의조정 통기 수분조정 반복 포장 반복된오니이동 ph 조정 반송퇴비의분리 입도조정 반송퇴비의분리 종균의접종 ( 반송 ) 저장 통기성의개선 발효조 발효조 각종호퍼 저장시설 송풍기 혼합장치 혼합기 계량기 혼합장치 체 계량기 포장기계 반송설비 반송설비 1차발효조내에서 첨가물또는반송하는것도있다. 반송하지않는퇴비가없는경우도 통기를하지않는 야적도있다. 경우도있다. 있다. 경우가많다. 퇴적방식이많다. 자료 : 배재근 (2001)," 슬러지처리기술 ",htp:// 퇴비화프로세스를기능적으로분류하면전처리,1 차발효,2 차발효및체분리, 포 장의 4 단계로나누어진다. 이들의기본프로세스에있어서목적, 조작내용은 < 표 4-41> 과같다

224 슬러지를퇴비화원료로사용할때에는농축또는소화후에탈수하여탈수케익을만들지만이과정에서유기고분자계응집제를넣어서탈수한케익은유기물함유율이거의변화하지않으나, 무기응집제를넣은경우는상대적으로유기물함유율이낮아진다. 하수슬러지중의유기물성분은단백질, 다당류, 지질 ( 脂質 ) 등이주요성분이고, 이들고분자유기화합물은미생물의체내효소에의하여글루코오스, 아미노산, 지방산등의저분자유기화합물로일단분해되어최종적으로는탄산가스, 암모니아, 물및무기염류로분해된다 ( 표 4-42 참조 ). < 표 4-42> 소화슬러지의유기물함량 유기전탄소전질소물질 T-C T-N (VS) 탄질비전단백 (C/N) 질 전탄수화물 다당류 지질 환원당계검화물불검화물기타계 자료 : 배재근 (2001), 슬러지처리기술,htp:// 우리나라의비료관리법중부산물비료공정규격에서는하수오니를퇴비로의재활용을전면적으로허용하지않고있다. 농촌지역의하수오니에대해서는사전검토가필요한원료로서지정하고있으며, 도시지역의하수오니에대해서는사용불가원료로서지정하고있다. 그러나 1999~2000 년에걸쳐국립환경연구원에서 유기성오니재활용촉진을위한퇴비등급화연구 를통해하수오니의재활용방안에대해연구를수행한바있다. 이러한연구를통해환경부고시 ( 제 호 ) 유기성오니등을토지개량제및매립시설복토용도로의재활용방법에관한규정 을제정하여, 음식물류폐기물및유기성오니의재활용용도및방법에관한사항을정하였다. 이고시에서부숙공정주14) 을거친 부숙토 와 지렁이분변토 를토지개량제또는매립시설복토용으로사용범위를제한하고있다. 부숙토원료기준 ( 별표 2) 과부숙토제품기준 ( 별표 3) 주 14) 부숙 ( 腐熟 ) 공정 이라함은원료의함수율을조정하여부숙시설등에서유기물을분해하 는 1차발효공정과, 1차발효후남아있는악취또는병원성미생물을제거하거나미분해된유 기물을 분해하여 안정화된 제품을 생산하는 2차발효공정 ( 또는 후부숙공정 이라 한다 ) 을 말한다

225 을정하고있으며, 사용용도와연간사용량을제한하고있다. 즉농경지 목본과수 지 화훼재배지 묘목장 식용작물재배지에사용하여서는아니되는것으로규정하 고있어음식물류폐기물로생산한퇴비와는구별된다고할수있다 ( 표 4-43,4-44). < 표 4-43> 부숙토원료기준 유해물질함량 구 분 가등급 등 급 나등급 비소 (As) 50 이하 50 이하 카드뮴 (Cd) 5 이하 8 이하 크롬 (Cr) 300 이하 370 이하 구리 (Cu) 500 이하 750 이하 납 (Pb) 150 이하 225 이하 수은 (Hg) 2 이하 3 이하 비고 : 단위는건조중량을기준으로mg / kg이다. 자료 : 환경부 (2000) 고시 ( 제 호 ) 유기성오니등을토지개량제및매립시설복토용도로의재활용방법에관한규정 < 표 4-44> 부숙토제품기준 유해물질함량 구 분 가등급 등 급 나등급 비소 (As) 50 이하 50 이하 카드뮴 (Cd) 5 이하 8 이하 크롬 (Cr) 300 이하 370 이하 구리 (Cu) 500 이하 750 이하 납 (Pb) 150 이하 225 이하 수은 (Hg) 2 이하 3 이하 유기물함량 25% 이상 - 유기물대질소비 50 이하 - 염분 (Nacl) 1% 이하 1% 이하 부숙도실험수행시실온보다 20 이상재발열이없을것. 비고 : 1. 도로절개지의토지개량제로사용하는경우에는가등급의유기물함량기준은 15% 이상으로한다. 2. 유해물질함량, 유기물대질소비의단위는건조중량을기준으로mg / kg이다. 자료 : 환경부 (2000) 고시 ( 제 호 ) 유기성오니등을토지개량제및매립시설복토용도로의재활용방법에관한규정 -181-

226 < 표 4-45> 에조사대상 3 개슬러지퇴비화시설에대한개요를나타내었다.BD 시 설은음식물류폐기물과함께처리하는지렁이퇴비화시설이고,BE 시설은퇴비화시 설이며,BF 시설은정화조오니를주로처리하는지렁이퇴비화시설이다. < 표 4-45> 퇴비화조사대상시설의개요 항목 BD BE BF 시설구분지렁이퇴비화호기성퇴비화지렁이퇴비화 운영주체 ( 주 ) ( 주 ) 하수처리사업소 시설용량 8 톤 / 일 10 톤 / 일 10 톤 / 일 실처리량 6 톤 / 일 4.49 톤 / 일 11 톤 / 일 대상폐기물 ( 음식물류폐기물 4.5 톤 + 하수슬러지 1.5 톤 ) 하수슬러지 정화조오니 < 그림 4-82> 에슬러지지렁이퇴비화공정도를나타내었다. < 지렁이퇴비화 > 투입호퍼 Mixer 지렁이사육설비스크린배출 ( 분변토 ) < 그림 4-82> 슬러지지렁이퇴비화공정도 나. 기능및기능단위 퇴비화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해정의되며, 기능및기능단위는 < 표 4-46> 과같다. < 표 4-46> 퇴비화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 퇴비화공정하수슬러지의퇴비화처리하수슬러지 1kg 의퇴비화처리하수슬러지 1kg -182-

227 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-47> 과같다. < 표 4-47> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도 퇴비화공정중지렁이퇴비화의공정도는다음 < 그림 4-83> 과같다. < 그림 4-83> 지렁이퇴비화공정도 마. 데이터수집및계산공정에투입되는톱밥은폐목재를이용하여공장동에서만들기때문에톱밥은톱밥제조에사용되는전력량을고려하여상위흐름으로연결하였다. 퇴비화과정에서사용되는에너지, 즉경유연소에의한대기배출물은 IPCC 계산식을사용하였다

228 바. 전과정목록분석표작성처리되는하수슬러지 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate)db 를작성하였다. 이를기초로상 하위흐름 DB 를연결하고 ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-48> 과같으며, 톱밥원료로사용되는폐목재는상위흐름을연결하지않았다. < 표 4-48> 퇴비화공정의상 / 하위흐름 DB 항목상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 사. 전과정영향평가 (1)BD 퇴비화 하수슬러지 처리를 위한 BD 퇴비화 공정의 환경영향 특성화 결과는 < 그림 4-84> 와같다. 공정배출물상수전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-84>BD 퇴비화의특성화결과 -184-

229 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은상수 (89.1%), 전기 (10.9%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.7%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는상수 (100%), 광화학산화물생성범주는상수 (99.5%) 가주요요인이며, 산성화범주는상수 (96.3%), 부영양화범주의주요요인은상수 (88.8%) 이다. 인간독성범주의주요요인은상수 (89.7%) 이고, 생태독성범주는상수 (95.9%) 가주요요인이다. 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-85> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (99.7%) 로전체영향과거의같은값을나타내었다. [pt/f.u] 공정배출물상수전기 1.40E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-85>BD 퇴비화의가중치부여결과 (2)BE 퇴비화하수슬러지처리를위한 BE 퇴비화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-86> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (98.6%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는경유 (97.7%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (75.6%), 경유 -185-

230 (21.3%) 가주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (94.9%), 부영양화범주의주요 요인은공정배출물 (96.2%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (88.8%) 이 고, 생태독성범주는경유 (98.7%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-86>BE 퇴비화의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물경유전기 1.20E E E E E E E+00 AR D GW OD POC AP E U HT ET < 그림 4-87>BE 퇴비화의가중치부여결과 -186-

231 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치 부여결과는 < 그림 4-87> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구 온난화 (98.2%) 로전체영향과거의비슷한값을나타내었다. (3)BF 퇴비화하수슬러지처리를위한 BF 퇴비화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-88> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (98.6%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는경유 (97.7%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (75.6%), 경유 (21.3%) 가주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (94.9%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (96.2%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (88.8%) 이고, 생태독성범주는경유 (98.7%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-88>BF 퇴비화의특성화결과 -187-

232 잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치 부여결과는 < 그림 4-89> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구 온난화 (98.4%) 로전체영향과거의비슷한값을나타내었다. [pt/f.u] 공정배출물경유전기 1.40E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-89>BF 퇴비화의가중치부여결과 [pt/f.u] 공정배출물경유전기 2.00E E E E E E E E E E E+00 BD BE BF < 그림 4-90> 퇴비화공정의대상사업장별비교 -188-

233 아. 종합비교하수슬러지퇴비화처리공정의대상사업장별환경영향을 < 그림 4-90> 에나타내었다. 각시설의환경영향은서로비슷한결과값을보이고있으며모두퇴비화공정에서배출되는이산화탄소가주요요인으로나타났다 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 가. 공정개요하수슬러지소각재중에는시멘트성분중 CaO,SiO 2,Fe 2 O 3,Al 2 O 3 가 80% 이상포함되어있어보통시멘트의원료와유사한성분을가지고있어서소각재를시멘트원료로사용하고있다. 다만, 도시쓰레기의소각재중비산재에염소성분이 5~10% 정도포함되어있어그대로는시멘트원료로사용할수없기때문에염소제거를위한전처리를한후원료로이용한다. 그러나하수슬러지에는염소성분이 0.03% 정도밖에포함되어있지않기때문에하수슬러지의소각재는그대로시멘트원료로사용할수있다고생각된다. < 표 4-49> 하수오니의대표적화학조성 항목 \ 시료명 소화오니 생오니 소각재 (A) 소각재 (B) 소각재 (C) SiO 2(%) CaO(%) P 2O 5(%) SO 3(%) Fe 2O 3(%) MgO(%) ZnO(%) Al 2O 3(%) Na 2O 3(%) <1 <1 <1 <1 <1 K 2O(%) <1 <1 <1 <1 <1 자료 : 배재근 (2001), 슬러지의건설자재로서의이용,htp://

234 석회석을제외한기타부원료의혼합은 CaO,Fe 2 O 3,Al 2 O 3,SiO 2 등의기본 4 광 물이함유된천연광물이주가되며, 하수슬러지가재 (ash) 가되었을때이러한성분 들을포함하고있으므로시멘트 ( 부 ) 원료로이용되고있다 ( 그림 4-91,4-92 참조 ). < 그림 4-91> 시멘트생산공정도 열풍 투입탈수건조운송시멘트원료 시멘트제조공정에투입 < 그림 4-92> 하수슬러지시멘트원료화공정도 하수건조슬러지와소각재의광물성분분석결과를 < 표 4-50> 에나타내었다. < 표 4-50> 시멘트원료로재활용하고있는하수슬러지의성분 ( 대표예 ) 종별 수분 (%) 화학성분 (%) igloss SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO Na 2 O K 2O P 2 O 5 Cl 하수 슬러지 소각재 탈수케익 시멘트용점토원료 자료 : 오길종 (2002), 일본시멘트업계의폐기물재활용현황, 월간폐기물 21,Vol.3No.4,p

235 하수슬러지내에포함되어있는 P 2 O 5 는 5% 이상이면유해하므로,5% 이내로하기위해건조슬러지보다는소각하여소각재 ( 바닥재 ) 를이용하는편이유리하다. < 표 4-51> 에슬러지건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 조사대상 3개시설에대한개요를나타내었다. < 표 4-51> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 조사대상시설개요 처리장 BG BH/BI 운반업체 시멘트 시멘트 운반형태 건조슬러지 슬러지소각재 운반차량 BCT 25 톤 BCT 25 톤 연간운반량 ( 톤 / 년 ) 7,000 14,209 연간운반횟수 운반거리 ( km ) 왕복 460 왕복 630 연간총이동거리 ( km ) 142, ,600 연료종류 경유 경유 연료사용량 ( km /l) 연간연료사용량 (l) 67, ,000 시멘트킬른투입비율 0.5% 0.3% 발열량 ( kcal ) 3,000 - BCT:BulkCementTrailer, 적재율 90% 나. 기능및기능단위 건설자재화공정의기능단위는투입되는폐기물에의해정의되며, 공정의기능 및기능단위는 < 표 4-52> 와같다. < 표 4-52> 건설자재화공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 건설자재화공정하수슬러지의건설자재화처리하수슬러지 1kg 의건설자재화처리하수슬러지 1kg -191-

236 다. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-53> 과같다. < 표 4-53> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 라. 대상공정도 하수슬러지의건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정은 < 그림 4-93> 과같다. < 그림 4-93> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정도 마. 데이터수집및계산하수슬러지의건설자재화공정은하수슬러지소각재를시멘트원료로이용하는공정이므로슬러지소각공정과동일하다고가정하였으며, 과업의슬러지전용소각공정데이터베이스를이용하여시멘트원료화전과정평가를실시하였다. 데이터수집및계산에관한사항은하수슬러지소각과동일하다

237 바. 전과정목록분석표작성처리되는하수슬러지 1kg 당투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate)db 를작성하였다. 이를기초로상 하위흐름 DB 를연결하고 ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된상 / 하위흐름의 DB 는 < 표 4-54> 와같다. < 표 4-54> 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 용수 IndustrialWater( 서울 ) 환경부 (2003) 화학약품 NH 3,NaOH,Polymer, NaCl, 활성탄 3 Al 2SO 4 환경부 (2003) BUWAL250(1996) 사. 전과정영향평가 하수슬러지의건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 공정에대한전과정영향평가결과는다 음과같다. (1)BG 건설자재화공정 BG 건설자재화공정의환경영향특성화결과를 < 그림 4-94> 에나타내었다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은화학약품 (67.2%), 전기 (32.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (81.4%), 전기 (14.0%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.8%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (54.8%), 전기 (25.8%), 공정배출물 (19.3%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (67.3%), 화학약품 (19.4%), 전기 (13.3%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (50.2%), 공정배출물 (40.7%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (65.2%), 전기 (23.1%), 화학약품 (11.6%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (82.0%), 전기 (17.8%) 가주요요인이다

238 공정배출물 chemical 공업용수전기 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1/yr ARD g CFC-11 eq OD g SO2 eq AP g body HT < 그림 4-94>BG 건설자재화의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 3.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-95>BG 건설자재화의가중치부여결과 -194-

239 BG 건설자재화공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-95> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (72%), 자원고갈 (19.2%) 로나타났으며, 대부분공정중에배출된이산화탄소와투입전기에기인한다. (2)BH 건설자재화공정 BH 건설자재화공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-96> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (58.5%), 화학약품 (41.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (77.9%), 전기 (21.0%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.5%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (55.4%), 화학약품 (24.8%), 전기 (19.8%) 가주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (75.3%), 전기 (20.0%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (46.5%), 화학약품 (41.0%), 전기 (12.5%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (57.8%), 전기 (38.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (76.5%), 전기 (23.5%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품공업용수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-96>BH 건설자재화의특성화결과 -195-

240 BH 건설자재화공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-97> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 ( 전체영향의 73.4%), 자원고갈 ( 전체영향의 17.2%) 로나타났으며, 대부분공정중에배출된이산화탄소와투입전기및화학약품에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 2.50E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-97>BH 건설자재화의가중치부여결과 (3)BI 건설자재화공정 BI 건설자재화공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-98> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (53.3%), LNG(27.8%), 화학약품 (18.9%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (79.5%), 전기 (17.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (97.5%), 광화학산화물생성범주는 LNG(35.9%), 화학약품 (29.2%), 전기 (22.1%), 공정배출물 (12.8%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (50.4%), 공정배출물 (26.1%), 화학약품 (15.7%), 부영양화범주의주요요인은전기 (57.0%), 공정배출물 (28.4%), 화학약품 (12.9%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (71.0%), 공정배출물 (14.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (80.7%), 전기 (18.0%) 가주요요인이다

241 BI 건설자재화공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-99> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (78.3%), 자원고갈 (16.0%) 로나타났으며, 대부분공정중에배출된이산화탄소와투입전기에기인한다. 100% 공정배출물화학약품공업용수 LN G 전기 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 A R D GW OD POC A P E U H T E T < 그림 4-98>BI 건설자재화의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 2.50E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-99>BI 건설자재화의가중치부여결과 -197-

242 아. 종합비교하수슬러지건설자재화공정의대상사업장별환경영향은 < 그림 4-100> 과같다. 사업장별전체환경영향값은거의비슷하며, 주로공정에서배출되는이산화탄소에따른공정배출물영향이전체영향의 60% 이상을차지하고나머지는전기와화학약품사용등에의한것이다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 3.50E E E E E E E E+00 BG BH BI < 그림 4-100> 건설자재화공정의대상사업장별비교 해양배출가. 공정개요하수슬러지의해양배출은해양오염방지법시행규칙제35 조제1항 2에의거하여슬러지케익을대형저장조에운반하여보관하다가해양배출용수송선에적재시에는함수율 90% 로희석하여운반후해양배출하고있다 ( 그림 4-101). 차량운반하역보관희석선적 ( 펌핑 ) 선박운반배출 ( 펌핑 ) < 그림 4-101> 하수슬러지해양배출공정도 -198-

243 1998 년부터해양오염방지법시행규칙별표 16[ 폐기물의해양배출처리기준 ] 에적합한폐기물을지정된해역에배출토록허용하고있으며, 국내에서는서해의군산서방약 200km 공해상과동해의포항동방약 124km, 부산동방 90km 공해상이배출해역으로지정되어있다 ( 그림 4-102). < 그림 4-102> 해양배출가능해역 슬러지를해양배출하는방법은바지선과파이프관을통하여이송하는두가지방안이있다. 외국에서는파이프관을매설하여이송하기도하는데, 이와같이파이프관을묻을경우, 바다깊은곳에설치하므로연안환경에영향을덜주기때문이다. 그러나해저깊은곳은생태계파괴의가능성이더욱높으며수중생물에더욱큰영향을줄수있고, 또한파이프관을바다깊은곳에매설하는데고가의비용이들므로비경제적인방안이될수가있다. 그러므로, 해양배출이꼭필요한경우에는해양환경의흡수, 희석이매우잘될수있는곳을신중히고려하여선정해야한다. 해양배출이외에도매립의일종으로수면 ( 해양 ) 매립방법이있다. 수중투기의경우매립공법은외주호안을설치하여매립장내를해수가있는상태로매립하거나혹은매립장내의해수를일부배수시킨후매립하며또한해수를완전히배수한후육상매립과 -199-

244 같은방식으로매립하기도한다. 서울시는 4개하수처리장에서평균약 680 톤 / 일의슬러지를 1998 년 6월부터해양배출하고있다. 서울시하수슬러지의해양배출비용은현재중랑하수처리장에서인천집하장으로운반한후선박을통해서해에투기하는것을기준으로할때톤당약 20,000~25,000 원이나, 향후물가상승률에따라처리비가상승할것으로예상된다. < 표 4-55> 에슬러지해양배출조사대상 3개시설의개요를나타내었다. < 표 4-55> 해양배출조사대상시설의개요 처리장 BJ BK BL 해양배출업체 ( 주 ) ( 주 ) 산업 ( 주 ) 선박종류 1200 톤 1598 톤 2700 톤 2200 톤 1200 톤 2007 톤 2800 톤 운반거리 ( 편도,km) 서해병 266 동해병 1,705 서해병 257 서해병 220 동해병 1,659 연료종류 MDO MDO,B-C MDO 연료사용량 (l/hr) 220 선적펌프용량 ( m3 /hr) (MDO 90% B-C 10%) =30 m3 /min( 토출량 ) 모터동력 ( 마력 ) 110 kw 선적시간 4 5hr 4hr 배출펌프용량 ( m3 /hr) 2,000 모터동력 ( 마력 ) 110 kw , 배출시간 3 2-3hr 2-3hr MDO = marine diesel oil -200-

245 해양배출의경우슬러지의배출위치에따라영향정도가다르나, 현재많은문제점이발생되고있어전세계적으로해양배출을점차적으로금지하고있는실정이다. 슬러지에함유된유기물의분해시다량의산소를소비하여해양의산소부족을유발시켜해양생물의사멸을가져올수있으며, 침전슬러지에함유된유해물질이저서생물 ( 底棲生物,benthos) 에농축되어해양생태계에영향을미칠수있다. 특별히, 서해안에해양배출하는경우에는연안해역의다양한이용에영향을줄수있다. 국제및민간기구등을중심으로해양배출반대움직임이표면화되고있으며, 갈수록해양오염도가심화되어전세계적으로해양배출량을줄이고있는추세이다. 국내에서도해양환경에미치는영향을줄이기위해배출총량을관리하고있다주15). 나. 기능및기능단위 해양배출공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 해양배출공정 의기능및기능단위는 < 표 4-56> 과같다. < 표 4-56> 해양배출공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 해양배출공정하수슬러지의해양배출처리하수슬러지 1kg 의해양배출처리하수슬러지 1kg 다. 시스템경계설정 하수슬러지의해양배출공정시스템경계는항구와지정배출해역사이의해양수 송과정만을포함하며, 하수종말처리장에서항구까지의육상수송은시스템경계에서 주15) 해양수산부장관은환경보전해역및특별관리해역의환경보전및개선을위한해양환경관리기본계획을수립 시행하고, 당해해역안의해역이용및시설설치의제한과오염물질의배출을총량으로규제할수있도록함자료 : 해양오염방지법제4조의 4, 시행령제4조의 3( 부터시행 ) -201-

246 제외하였다. 라. 데이터품질요건데이터품질요건은연구결과에영향을미치는주요요인이기때문에데이터의품질요건에대하여사전에정확하게정의하는것은중요하다. 해양배출공정데이터는 2004 년현장데이터를수집하고, 상위및하위데이터는 5년이내최신데이터의수집을원칙으로하였다. 공간적범위는물질및에너지의생산지데이터수집을원칙으로하였으며,< 표 4-57> 에데이터품질요건과관련한사항을요약하였다. < 표 4-57> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 가정및제외 기술계로투입되거나산출되는공정데이터들중에서상위및하위흐름데이터 베이스가없는경우에는기본흐름 (elementaryflow) 으로가정하였다. 바. 전과정목록분석표작성인근해양에배출되는하수슬러지 1kg 당해양수송부하를산출하였다. 해양배출시선박의연료사용량에따라환경영향값이결정되므로, 각처리대상시설별연간하수슬러지해양배출량과연료사용량및이동거리를조사하고이를기초로상위흐름 DB 를연결하였다.ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCI DB) 를작성하였으며사용된데이터베이스는 < 표 4-58> 과같다. < 표 4-58> 해양배출공정의상 / 하위흐름 DB 항목상 / 하위흐름 DB 데이터출처 해양수송 BargeI IDEMAT(2001) -202-

247 사. 전과정영향평가 (1)BJ 해양배출하수슬러지처리를위한 BJ 해양배출공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-103> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (100%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (91.7%) 이주요요인으로나타났다. 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.7%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (96.2%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (95.6%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (92.9%) 이고, 생태독성범주는경유 (100%) 가주요요인이다. 공정배출물 경유 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-103>BJ 해양배출의특성화결과 BJ 해양배출공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-104> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은자원고갈 (46.5%), 지구온난화 (33.5%) 로나타났으며, 모두해양수송과정에연료로사용된경유와연소시대기배출물에의한것이다

248 [pt/f.u] 1.20E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-104>BJ 해양배출의가중치부여결과 (2)BK 해양배출하수슬러지처리를위한 BK 해양배출공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-105> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (100%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (91.7%) 이주요요인으로나타났다. 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.7%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (96.2%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (95.6%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (92.9%) 이고, 생태독성범주는경유 (100%) 가주요요인이다. BK 해양배출공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-106> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은자원고갈 (46.5%), 지구온난화 (33.5%) 로나타났으며, 모두해양수송과정에연료로사용된경유와연소시대기배출물에의한것이다

249 공정배출물 경유 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-105>BK 해양배출의특성화결과 [pt/f.u] 7.00E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-106>BK 해양배출의가중치부여결과 -205-

250 (3)BL 해양배출하수슬러지처리를위한 BL 해양배출공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-107> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (100%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (91.7%) 이주요요인으로나타났다. 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.7%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (96.2%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (95.6%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (92.9%) 이고, 생태독성범주는경유 (100%) 가주요요인이다. 공정배출물 경유 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-107>BL 해양배출의특성화결과 BL 해양배출공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-108> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은자원고갈 (46.5%), 지구온난화 (33.5%) 로나타났으며, 모두해양수송과정에연료로사용된경유와연소시대기배출물에의한것이다

251 [pt/f.u] 1.60E E E E E E E E E+ 00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-108>BL 해양배출의가중치부여결과 아. 종합비교하수슬러지의해양배출처리공정에대한대상사업장별비교결과를 < 그림 4-109> 에나타내었다. 환경영향의전부가해양수송에의한것이며,BL 공정이높은환경영향값을보이는이유는해양수송의거리가 BJ 나 BK 보다수송거리가길기때문이다. 한편, 하수슬러지와같은유기성폐기물이해양에배출되면, 배출해역의영양염류의농도에따라빈영향해역에서는양분으로작용하여해양생태계생산성향상에기여하게되나적조현상의한원인을제공할수도있다. 본연구에서고려하고있는 8개영향범주중해양배출과직접적관련이있는범주로부영양화범주를들수있으나, 지리적경계를국내내륙수계로한정하고있기때문에해양배출에따른부영양화영향은없는것으로간주하여영향평가를수행하였다. 다만, 지리적경계의불일치를무시하고해양배출된하수슬러지내탄소성분이전량 COD 로전환된다고가정하고민감도분석을실시한결과, 해상수송을중심으로한해양배출공정환경영향의 6~15 배에달하는부영양화환경영향값 (1.66E-05pt) 이산출되었으며, 이는하수슬러지퇴비화에따른환경영향 ( 환경지수평균 1.26E-05pt) 보다약간더높은수치이다

252 [pt/f.u] 3.50E E E E E E E E+00 BJ BK BL < 그림 4-109> 해양배출처리공정의대상사업장별비교 소각가. 공정개요하수슬러지의소각공정은생활폐기물과혼합소각하는경우와하수슬러지만을전용소각하는경우로구분할수있다. 생활폐기물과혼합소각하는경우에는별도의하수슬러지건조설비를거쳐일반생활쓰레기와함께혼합하여소각로에투입된다. 연소후배기가스는대기오염방지시설을통해대기배출되며, 폐수는자체처리또는외부폐수처리업체에위탁하여처리된다. 혼합소각하는경우의공정도는음식물류폐기물소각공정과같다. 현재국내의 10 개의하수및폐수처리장에슬러지유동층소각로가건설되어운영되고있다주16). 이중 시 BM 하수슬러지소각로는 에서운영하고있으며, 슬러지처리용량 150 톤 / 일, 소각용량 90 톤 / 일이다 ( 표 4-59 참조 ). 주 16) 여천폐수처리장, 달성폐수처리장, 구미하수처리장, 구리하수처리장, 안산하수처리장, 청주하수처리장, 성남하수슬러지소각장, 양평하수처리장, 서울서남하수처리장, 서울난지하수처리장자료 : 정흥렬 (2004), 하수슬러지의건조 / 소각기술및운용사례 :, ( 사 ) 한국폐기물학회 2004년도추계학술연구발표회특별심포지엄논문집 국내하수슬러지자원화및처리기술현황, p

253 < 표 4-59> 슬러지소각조사대상시설의개요 구분 BO BN BM 슬러지처리용량 30 톤 / 일 (10,328 톤 / 년 ) 슬러지건조처리시설 7 톤 / 일 150 톤 / 일 소각용량 200 톤 / 일 2 기 50 톤 / 일 90 톤 / 일 소각형식스토커식스토커식유동층소각로 소각폐기물생활폐기물생활폐기물하수슬러지 슬러지수분함량건조후 40% 건조후 40% 건조전 80%, 건조후 50-60% 슬러지건조방식간접건조 50 톤 / 일간접진공건조방식간접건조 슬러지건조기형식패들패들디스크 (Disc) 건조기 폐열회수시스템 폐열보일러 (30.4 톤 16 kg / cm2 2 기 ) 폐열보일러 (6.4 톤 / 시간 ) 공기예열기및폐열보일러 대기오염방지시스템 전기집진기, 습식세정탑, 백필터, 선택적환원촉매반응탑 (SCR) 탈질설비 (SNCR), 반건식반응탑, 활성탄주입설비, 백필터 흡수반응탑, 백필터, 습식세정탑및석회 / 활성탄반응탑 소각재처리시스템매립매립흡입식 (Pultype) 통풍시스템 - 유인송풍기연돌 수직 draftsystem 운전모드 - 24 시간연속운전 DCS+PLC SCR:SelectiveCatalyticReduction, 선택적촉매환원 SNCR:SelectiveNonCatalyticReduction, 무촉매환원법, 탈질설비 DCS:DistributedControlSystem, 분산제어시스템 PLC:Programmable Logic Controler( 제어동작을수행하기위하여제어순서를일괄데이터에의해조작, 명령어형태로기억시키는메모리소자를보유하며, 이메모리의내용에따라디지털, 아날로그의입출력모듈을통하여각종기계나프로세스를제어하도록구성된디지털식제어장치 -209-

254 슬러지소각조사대상 3 개시설중전용소각하는경우의소각설비공정도를 < 그 림 4-110> 에나타내었다. < 그림 4-110>BM 슬러지소각시설공정도 나. 기능및기능단위 소각공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 하수슬러지소각공 정의기능및기능단위는 < 표 4-60> 과같다. < 표 4-60> 소각공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 소각공정하수슬러지의소각처리하수슬러지 1kg 의소각처리하수슬러지 1kg -210-

255 다. 시스템경계설정하수슬러지소각공정의시스템경계는하수슬러지의반입을통한저장및투입공정과연소공정, 폐기가스처리공정, 폐수처리공정, 여열이용공정, 기타유틸리티주17) 공정등이포함되며, 하수종말처리장에서소각시설까지의수집운반공정은제외했다. 라. 데이터품질요건데이터품질요건은연구결과에영향을미치는주요요인이기때문에이에대한정확한규정이필요하다. 소각공정내부데이터는 2003 년도현장데이터수집을원칙으로하였다. 소각공정상위및하위데이터는 5년이내의최신데이터수집을원칙으로정하였으며, 공간적범위는물질과에너지의생산지가원칙이나생산지데이터가없는경우는생산지와유사한지역의데이터베이스를수집하도록하였다.< 표 4-61> 에데이터품질요건과관련한사항을요약하였다. < 표 4-61> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2003 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산조사업체중 BM 슬러지전용소각시설을제외한두곳은현재하수슬러지와생활폐기물을함께소각처리하고있다. 이런경우생활폐기물과함께소각된하수슬러지에대한할당이수행되어야한다. 일반적으로많이사용되는할당인자로는중량, 부피, 에너지및면적등의물리화학적특성과가격, 이윤등의경제적가치가있으 주 17) 제품생산공정또는주공정의원활한운영을위해필요한에너지 ( 스팀에너지, 고 온가스및전기의생산또는공급등 ), 용수 ( 정수및폐수처리등 ), 화학약품및보조물질, 압축공기등의지원설비 -211-

256 며, 본연구에서는중량, 탄소함량및발열량등의다중할당인자를이용하였다. 기술계로투입되거나산출되는공정데이터들중에서상위및하위흐름데이터베이스가없는경우에는기본흐름 (elementaryflow) 으로가정하였다. 또한소각과정에서발생하는발열량과이산화탄소배출량은다음 < 표 4-62> 와같이하수슬러지의탄소함량등원소조성비 ( 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ), 데이터이용 ) 와이론연소방정식을적용하여산출하였다. < 표 4-62> 하수슬러지원소조성 구분함수율 (%) C 비율 (%) H 비율 (%) O 비율 (%) N 비율 (%) 저위발열량 LHV(kcal/kg) 봄 여름 가을 겨울 평균 자료 : 국립환경연구원 (2004), 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ) 유기성폐기물처리실태및특성조사, pp97,pp107,pp116 바. 전과정목록분석표작성소각되는하수슬러지 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고, ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. 사용된데이터베이스는 < 표 4-63> 과같다. < 표 4-63> 소각공정의상 / 하위흐름 DB 항목상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 용수 IndustrialWater( 서울 ) 환경부 (2003) 화학약품 NH 3,NaOH,Polymer, NaCl, 활성탄 Al 2SO 4 3 환경부 (2003) BUWAL250(1996) -212-

257 사. 전과정영향평가 소각시설의하수슬러지의소각공정과관련된전과정영향평가결과를다음에나 타내었다. (1)BM 슬러지소각시설하수슬러지처리를위한 BM 소각공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-111> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (53.3%), LNG(27.8%), 화학약품 (18.9%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (79.5%), 전기 (17.6%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (97.5%), 광화학산화물생성범주는 LNG(35.9%), 화학약품 (29.2%), 전기 (22.1%), 공정배출물 (12.8%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (50.4%), 공정배출물 (26.1%), 화학약품 (15.7%), 부영양화범주의주요요인은전기 (57.0%), 공정배출물 (28.4%), 화학약품 (12.9%) 이다. 인간독성범주의주요요인은전기 (71.0%), 공정배출물 (14.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (80.7%), 전기 (18.0%) 가주요요인이다. 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-111>BM 슬러지소각의특성화결과 -213-

258 BM 소각공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-112> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (78.3%), 자원고갈 (16.0%) 로나타났으며, 대부분소각공정중에배출된이산화탄소와투입전기에기인한다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 2.50E E E E E E+ 00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-112>BM 슬러지소각의가중치부여결과 (2)BN 슬러지소각시설하수슬러지처리를위한 BN 소각공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-113> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은화학약품 (67.2%), 전기 (32.8%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (81.4%), 전기 (14.0%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.8%), 광화학산화물생성범주는화학약품 (54.8%), 전기 (25.8%), 공정배출물 (19.3%) 이주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (67.3%), 화학약품 (19.4%), 전기 (13.3%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (50.2%), 공정배출물 (40.7%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (65.2%), 전기 (23.1%), 화학약품 (11.6%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (82.0%), 전기 (17.8%) 가주요요인이다. BN 소각공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-114> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별 -214-

259 주요요인은지구온난화 (72%), 자원고갈 (19.2%) 로나타났으며, 대부분소각공정중 에배출된이산화탄소와투입전기에기인한다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품공업용수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-113>BN 슬러지소각의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 2.50E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-114>BN 슬러지소각의가중치부여결과 -215-

260 (3)BO 슬러지소각시설하수슬러지처리를위한 BO 소각공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-115> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은전기 (58.5%), 화학약품 (41.5%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (77.9%), 전기 (21.0%) 가주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.5%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (55.4%), 화학약품 (24.8%), 전기 (19.8%) 가주요요인이며, 산성화범주는공정배출물 (75.3%), 전기 (20.0%), 부영양화범주의주요요인은공정배출물 (46.5%), 화학약품 (41.0%), 전기 (12.5%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (57.8%), 전기 (38.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (76.5%), 전기 (23.5%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물화학약품공업용수전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-115>BO 슬러지소각의특성화결과 BO 슬러지소각공정의환경영향을알아보기위한가중치부여결과는다음 < 그 림 4-116> 과같이지구온난화 ( 전체영향의 73.4%) 와자원고갈 ( 전체영향의 17.2%) 이 주요이슈로나타났다

261 [ pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수전기 3.00E E E E E E E + 00 A R D G W O D P O C A P E U H T E T < 그림 4-116>BO 슬러지소각의가중치부여결과 아. 종합비교하수슬러지소각공정의대상사업장별환경영향을비교한결과는 < 그림 4-117> 과같다. 대상사업장모두소각공정에서배출되는이산화탄소가주요요인으로나타났고, 각사업장마다전기, 화학약품및보조연료사용량은다르지만전체환경영향값은비슷한경향을보였다. [pt/f.u] 공정배출물화학약품공업용수 LNG 전기 3.50E E E E E E E E+00 BM BN BO < 그림 4-117> 슬러지소각공정의대상사업장별비교 -217-

262 4.2.6 매립가. 공정개요하수슬러지는 2001 년 1월 1일부터직매립이금지되었으며, 함수율 75% 이하의고도탈수슬러지에대해육상매립을 2003 년 6월말까지한시적으로허용된바있다주18). 따라서현재별도의하수슬러지매립공정은없으며, 음식물류폐기물의경우처럼직매립금지조치이전에일반생활폐기물과함께매립된것을대상으로하였다. 매립을위한육상수송은 < 표 4-64> 와같이 매립지에반입하고있는 4개시설에대해조사하였다. < 표 4-64> 슬러지매립조사대상시설의개요 처리장서남난지중랑탄천 운반업체 환경 ( 주 ) ( 주 ) 환경 ( 주 ) ( 주 ) 운반차량적재중량 ( 톤 ) 연간운반량 ( 톤 / 년 ) ,000 2,300 29,000 18,000 연간운반횟수 2, , 운반거리 ( km ) 연간총이동거리 ( km ) 왕복 45 왕복 90 왕복 98 왕복 ,500 11, ,700 78,000 연료종류경유경유경유경유 연료사용량 ( km /l) 연간연료사용량 (l) ,250 5, ,333 39,000 하수슬러지의매립시현재발생되고있는주요문제점으로하수슬러지의높은 주 18) 폐기물관리법시행규칙별표 4 폐기물의수집 운반 보관 처리에관한구체적기준및방법 ( 제 8 조관련 ) 4. 사업장일반폐기물의기준및방법, 라. 처리의경우 ( 나 ) 오니 1 다수질환경보전법제 25조의규정에의한 1일처리용량 1만세제곱미터이상인폐수종말처리시설, 하수도법제 2조의규정에의한 1일처리용량 1만세제곱미터이상인하수종말처리시설과수질환경보전법제 2조제 5호의규정에의한 1일폐수배출량 2천세제곱미터이상인배출업소의유기성오니는바로매립하여서는아니된다 ( 부터시행 ). 다만, 수분함량이 75% 이하인유기성오니는그러하지아니하다 ( 중간처리후매립허용 )

263 함수율에의해침출수가다량발생하는것이며, 적정한차수시설이설치되지않거나차수시설이손상되는경우에는주변지역의토양및지하수오염문제를야기시킬수있다. 또한슬러지의유기물에의해파리, 모기등의해충및병원성미생물이번식하고, 유기물의분해과정에서황화수소및암모니아등의악취물질이발생하므로주변지역의보건위생에나쁜영향을준다. 대상사업장중 BP 매립장의경우전체매립가스발생량의약 45% 정도가포집및소각처리되고있으며, 포집가스에포함된메탄은이산화탄소로변환하여대기로배출된다. 반면 BQ 와 BR 매립장은매립가스포집및소각시설의미비로인해매립장에서발생한메탄이전량대기배출되고있다. 매립의경우특히하수처리장에서매립지로의슬러지운송으로인해교통량을증가시켜시내의교통체증을유발시키고또한운반차량의대기오염물질배출로대기오염도가높아지고있다. 하수처리장측면에서볼때, 우기시 ( 시간당강우량 5mm 이상 ) 에는슬러지의매립지반입이중단되므로탈수케익야적장의저장능력에한계가있어하수처리공정내슬러지가적체됨으로써방류수의수질에나쁜영향을줄수있다. 나. 기능및기능단위 매립공정의기능단위는투입되는폐기물에의해서정의된다. 매립공정의기능및 기능단위는 < 표 4-65> 와같다. < 표 4-65> 매립공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 매립공정하수슬러지의매립처리하수슬러지 1kg 의매립처리하수슬러지 1kg 다. 시스템경계설정시스템경계는폐기물이매립시설로반입되어매립된후다른용도로토지를사용할수있는안정화단계완료시점까지의처리공정- 안정화공정 (gatetograve) 으로정의하였다

264 폐기물의매립은매립 ( 다짐 ) 공정, 침출수처리공정, 매립가스처리공정으로크게나눌수있다. 대상시스템인 BP 매립지의경우, 매립가스처리시 2001 년부터소각열을이용한발전을실시하고있으나, 본연구에서는데이터의부재로인해발전공정은단순소각하는것으로가정하였다. < 그림 4-118> 매립공정의시스템경계 매립공정은 < 그림 4-118> 과같이폐기물매립 ( 다짐 ), 침출수처리, 매립가스처리등으로공정을나눌수있으며, 데이터수집의기준이되는단위공정또한상기 3 개공정으로선정하였다. 폐기물매립은주로상향매립방식으로작업을실시하며, 먼지와쓰레기의흩날림방지를위한살수 ( 撒水 ) 와복토작업은매립 ( 다짐 ) 작업에포함시켰다. 라. 데이터품질요건매립공정데이터는 2004 년 매립지통계연감 의데이터를활용했으며, 매립공정내부데이터는 매립지 1공구의매립및안정화기간 (1992 년 ~2040 년 ) 의공정데이터를수집하되,2003 년이후데이터는예측자료를이용하였다. 매립장상위및하위흐름데이터는 5년이내최신데이터를사용하고, 공간적범위는물질및에너지의생산지데이터수집을원칙으로하였다.< 표 4-66> 에데이터품질요건과관련한사항을요약하였다

265 < 표 4-66> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 1992 년 ~ 2040 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산하수슬러지는단독으로매립되지않고생활폐기물또는사업장폐기물과함께매립되며 2003 년 7월 1일부터는직매립이금지되었다 (4.1.7 주13) 참조 ). 매립지 1 공구는 2000 년 10 월에매립이종료되었으며매립지사용기간동안에는하수슬러지의직매립이이루어졌다. 대표적인다중투입 산출공정인매립공정에대해하수슬러지의할당작업이수행되어야하며, 이를위해매립대상폐기물의물리적구성비와삼성분및원소조성등다양한자료가수집, 검토되었다. 본연구에서는자연과학적인과 (causeefect) 관계를최대한고려하여각단위공정및파라미터별로서로다른할당인자를이용하는다중할당 (multialocation) 을실시하였으며방법은음식물류폐기물매립과동일하다. 기술계로투입되거나산출되는공정데이터들중에서상위및하위흐름데이터베이스가없는경우에는기본흐름으로가정하였다. 바. 전과정목록분석표작성매립되는하수슬러지 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gateto gate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고, ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. < 표 4-67> 매립공정의상 / 하위흐름 DB 항목 상 / 하위흐름 DB 데이터출처 전기 Electricity(KEPCO) 산업자원부 (1999) 경유 경유 산업자원부 (2000) 화학약품 각종폐수처리약품 환경부 (2003) -221-

266 사. 전과정영향평가 하수슬러지의매립공정과관련된전과정영향평가결과를다음에나타내었다. (1)BP 매립시설 BP 매립공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-119> 와같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (61.1%), 화학약품 (28.1%), 전기 (10.7%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.8%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.9%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는화학약품 (73.2%), 전기 (25.2%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (53.6%), 전기 (45.3%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (98.2%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (86.1%), 경유 (11.9%) 가주요요인이다. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 공정배출물경유화학약품전기 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-119>BP 슬러지매립공정의특성화결과 BP 매립공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과 정영향가중치부여결과는 < 그림 4-120> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주 -222-

267 요요인은지구온난화 (96.1%) 로나타났으며, 이는포집되지않은메탄및이산화탄소와포집가스의소각시배출되는이산화탄소의영향인것으로분석되었다. 대기중으로배출되는메탄의양은하수슬러지 1kg 당 4.98E-02 m3으로전체배출가스량의 27%(v/v) 이지만, 지구온난화범주에메탄가스가미치는영향은 75% 에이른다. [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 6.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-120>BP 슬러지매립공정의가중치부여결과 (2)BQ 매립시설 BQ 매립공정의환경영향을알아보기위한특성화결과는 < 그림 4-121> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (48.4%), 전기 (46.4%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (98.4%) 이주요요인으로나타났다. 오존층파괴범주는화학약품 (99.4%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인이며, 산성화범주는전기 (88.0%), 화학약품 (11.0%), 부영양화범주의주요요인은전기 (94.8%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (90.6%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (47.4%), 경유 (28.2%), 전기 (24.4%) 가주요요인이다. BQ 매립공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과 -223-

268 정영향가중치부여결과는 < 그림 4-122> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주 요요인은지구온난화 (94.0%) 로나타났으며, 이는포집되지않고대기중으로전량 배출되는메탄및이산화탄소에따른영향인것으로분석되었다. 공정배출물경유화학약품전기 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-121>BQ 슬러지매립공정의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 9.00E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-122>BQ 슬러지매립공정의가중치부여결과 -224-

269 (3)BR 매립시설 BR 매립공정의환경영향특성화결과는 < 그림 4-123> 과같다. 각영향범주별로주요투입산출물을분석한결과, 자원고갈범주의주요요인은경유 (61.1%), 화학약품 (28.1%), 전기 (10.7%) 이고, 지구온난화범주는공정배출물 (99.9%) 이주요요인으로나타났다. 100% 공정배출물경유화학약품전기 80% 60% 40% 20% 0% 1/yr g CO2- eq g CFC- 11 eq g ethylene g SO2 eq g PO4-3 eq g body m3 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-123>BR 슬러지매립공정의특성화결과 [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 9.00E E E E E E E E E E + 00 ARD GW OD POC AP E U HT E T < 그림 4-124>BR 슬러지매립공정의가중치부여결과 -225-

270 오존층파괴범주는화학약품 (99.9%), 광화학산화물생성범주는공정배출물 (100%) 이주요요인이며, 산성화범주는화학약품 (73.3%), 전기 (25.0%), 부영양화범주의주요요인은화학약품 (53.7%), 전기 (45.2%) 이다. 인간독성범주의주요요인은공정배출물 (99.0%) 이고, 생태독성범주는화학약품 (86.2%) 이주요요인이다. BR 매립공정의잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-124> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (95.8%) 로나타났으며, 이는포집되지않고대기중으로전량배출되는메탄및이산화탄소에따른영향인것으로분석되었다. 아. 종합비교매립공정의대상사업장별환경영향을비교하기위해각매립지의환경영향을 < 그림 4-125> 에나타내었다. 세개의사업장모두매립가스에의한영향이대부분을차지하고있으며,BP 매립공정의환경영향이상대적으로낮은이유는포집가스중에포함된메탄을소각하여이산화탄소형태로배출하기때문이다. [pt/f.u] 공정배출물경유화학약품전기 1.00E E E E E E E E E E E+00 BP BQ BR < 그림 4-125> 매립공정의대상사업장별종합비교 -226-

271 BQ 과 BR 매립공정은매립가스포집및소각시설의미비로인해매립장에서발생한메탄이전량대기배출됨으로써상대적으로지구온난화영향이큰메탄의배출량이 BP 에비해많기때문에, 환경영향이각각 59.6%,54.0% 더크게나타났다. 매립장에서슬러지의매립가스발생에의한환경영향을매립가스를포집처리 ( 소각 ) 하는경우와모두대기중으로배출하는경우에대해서비교하여보았다 ( 유기성폐기물종합관리기술구축 (Ⅰ) 의슬러지조성 ( 함수율 :79.5%, 탄소함량 :47.68%) 데이터적용 ). < 표 4-68> 매립가스포집률에따른대기배출물량과환경영향 ( 하수슬러지 ) 구분 대기배출량 (m 3 /kg) 환경영향평가값 (pt.) 포집률 0% 포집률 45% 포집률 0% 포집률 45% CH E E E E-05 CO E E E E-05 합계 1.82E E E E-05 < 그림 4-126> 은발생하는매립가스가모두대기중으로배출되는경우 (0% 포집 ) 와 45% 포집 / 소각하는경우의대기배출량을부피로나타내고있다. [pt/f.u] C H4 CO2 2.00E E E E E E E E E E E+ 00 0% 포집 45% 포집 < 그림 4-126> 포집률에따른매립가스대기배출량 ( 하수슬러지 ) -227-

272 < 그림 4-127> 은각각의경우환경영향에관한그림이다. 매립가스가전량대기중으로배출되는경우 (0% 포집 ) 의영향평가값은 8.37E-05pt 이고,45% 포집 소각하는경우는 5.41E-05pt 로전량대기배출되는경우에비해 35% 정도환경영향이저감된다. 매립가스의포집 소각시이산화탄소배출량은증가하지만, 단위중량당이산화탄소대비 21 배의지구온난화영향을가지는메탄의배출량이줄어들기때문이다. [pt/f.u] CH4 CO2 9.00E E E E E E E E E E+00 0% 포집 45% 포집 < 그림 4-127> 포집률에따른매립가스대기배출의환경영향 ( 슬러지 ) 4.3 대체재 사료가. 공정개요음식물류폐기물은조단백질, 조지방및탄수화물함량이높아단백질과에너지사료원으로이용이가능하다 ( 표 4-69 참조 )

273 < 표 4-69> 음식물류폐기물의영양소함량 구분 영양소 수분조단백질조지방조섬유 가용무질소물 에너지 함량 (%) ,067 에너지 : kcal / kg자료 : 농촌진흥청, 축산기술연구소 (1999), 남은음식물의사료화이용기술,p17 음식물류폐기물로만든단미사료는돼지, 개, 닭, 오리등의가축에사료로이용되고있다. 특히돼지는잡식동물로식욕이왕성하여남은음식물사료를가장많이이용하는가축중의하나로비교적남은음식물사료를잘먹고성장률도양호한편이다. 육성돈에있어서, 남은음식물사료의건물소화율은 47.32~66.70% 로배합사료에대한건물소화율 68.66% 보다는다소낮으나, 양호하다고할수있다. 단백질소화율은음식물류폐기물배출원에따라성분이다르므로배출원별로차이가크나배합사료의소화율 62.80% 보다높은경우도있다. 육성돈의남은음식물사료의조지방과조섬유의소화율은배합사료의조지방과조섬유보다높다. 가용무질소물 ( 可溶無窒素物 ) 의소화율은육성돈의배합사료와비슷하거나높은경향이며, 에너지이용률은배합사료보다다소낮은경향이다 ( 표 4-70). < 표 4-70> 육성돈에의한남은음식물의일반영양소소화율 (%) 배출처 건물 조단백질 조지방 조섬유 가용무질소물 에너지 가 나 다 라 마 육성돈배합사료 자료 : 농촌진흥청, 축산기술연구소 (1999), 상게서,p22 육성돈에대한남은음식물의가소화건물함량은배합사료보다다소낮기는하지 만높은편이다. 가소화조단백질함량은 5.30~20.17% 로배합사료 9.30% 보다높은 경우도있으며, 가소화조지방과가소화조섬유함량은배합사료보다높다. 가소화 -229-

274 영양소총량은배합사료와대체로비슷하다 ( 표 4-71). < 표 4-71> 육성돈에의한남은음식물의가소화영양소함량 (%, kcal /g) 배출처건물조단백질조지방조섬유 가용무질소물 가소화영양소총량 가소화에너지 가 나 다 라 마 육성돈 배합사료자료 : 농촌진흥청, 축산기술연구소 (1999), 전게서,p23 이와같은특성때문에음식물류폐기물로만든단미사료가배합사료의원료로쓰이고있다. 동물사료는당밀, 옥수수, 소맥및게껍질등을원료로하여생산되고있다. 우리나라는부존자원이부족하여배합사료생산에필요한단미사료의약 76% 를외국으로부터수입하고있다. 남은음식물사료만으로는영양소의균형공급이어렵기때문에부형재나, 다른단미사료와혼합 ( 배합사료제조 ) 하여사료로사용하고있다. 배합사료는주로남은음식물을살균, 발효등과같은사료화공정을거친후에급이하기전에혼합하는것이좋다. 부형재나배합사료의혼합수준은남은음식물사료를급이하고자하는가축이상황에따라필요한영양소의공급이균형있게이루어질수있도록대상가축의영양소요구량에따라조절되어야한다. 남은음식물사료를급이하는경우사육가축의영양소요구량에따라균형잡힌공급이이루어지도록사료가배합되지않아영양소함량부족으로사육기간이길어지는사례가있다. 또한, 남은음식물사료의대체효과를산정하기위해배합사료생산시설에대한조사를실시하였다 ( 표 4-72)

275 < 표 4-72> 배합사료생산조사대상시설개요 시설명 종업원 ( 명 ) 연간매출액 ( 백만원 ) CA 18 - CB - 637,000 톤 (2003 년 ) CC 86 82,712 생산제품 단미사료, 배합사료 배합사료 배합사료, 조사료, 기타 원자재 제과, 제빵부산물 옥수수, 소맥 옥수수, 소맥 다음 < 표 4-73> 에위에조사한사료회사의육성돈배합사료배합비를나타내었다. 음식물류폐기물사료를배합사료원료로썼을때와쓰지않았을때를비교한것으로서, 주로옥수수와대두박을대체하는것으로볼수있으며, 본연구에서는사료용곡물로수입하는옥수수를대체하는것으로가정하였다. < 표 4-73> 육성돈배합사료배합비 ( 예 ) 구분 남은음식물사료배합 계 남은음식물사료 옥수수대두박과자박소맥피기타 일반배합 동물사료중균체사료의경우는당밀을발효하고,pH 조정, 여과, 건조및포장하여제품을생산하므로여과과정에서유기성폐수가발생되고, 건조공정에서발생되는폐가스, 분진의세정및응축시설에서폐수가발생한다. 액체사료는당밀을발효후생성되는농축폐액을염산 (HCl) 을이용하여결정화하고탈수공정, 농축및고액분리공정을거쳐슬러지는결정화공정으로재반송되고분리된액체상태의사료를생산하게된다. 액체사료제조시설에서는결정화공정과, 농축결정화공정에서유기성폐수가발생한다. 일반적인동물사료제조공정및폐수발생원을 < 그림 4-128> 에나타내었다. 제조과정을보면건조, 분쇄, 분리및포집등의공정에서볼수있는바와같이동물사료제조공정은발생되는입자 (particlemater) 의비산으로부유물질의발생량이 -231-

276 많으며, 이를제거하기위해서설치 운영하고있는세정탑에서폐수가발생된다. 동물사료제조시설에서발생하는폐수발생량및오염물질량은 < 표 4-74> 와같다. 본업종은고농도유기성폐수를배출하므로각인자별 BOD 와 COD 의원단위가다소높다. 원료량을기준으로한원단위는폐수발생량이 3.62m 3 /ton 년,BOD 는 10.13kg /ton 년,COD 7.55kg/ton 년,SS 20.48kg/ton 년,T-N 1.36kg/ton 년및 T-P 0.38kg/ton 년이었으며, 제품량을기준으로한원단위값은폐수발생량이 16.01m 3 /ton 년,BOD 는 46.14kg/ton 년,COD 34.16kg/ton 년,SS94.04kg/ton 년, T-N 6.14kg/ton 년및 T-P1.72kg/ton 년으로나타났다. 원료입고 원료이송 증자시설 건 조 세정탑 (scrubber) 으로연결 폐수 분 쇄 분 리 원심력집진시설 포 집 여과집진시설 포 장 대기배출 출 고 < 그림 4-128> 동물사료제조공정도및폐수발생원 자료 : 국립환경연구원 (1999), 廢水排出施設標準原單位調査硏究 (Ⅲ),p

277 < 표 4-74> 동물사료제조시설에서의원단위별폐수량및오염물질량 구분 폐수발생량 ( m3 / 년 ) BOD (kg/ 년 ) COD (kg/ 년 ) SS (kg/ 년 ) T-N (kg/ 년 ) T-P (kg/ 년 ) 매출액 ( 백만원 ) 12.08± ± ± ± ± ±9.39a) 건평 ( m2 ) 14.69± ± ± ± ± ±0.72 원료량 (ton) 3.62± ± ± ± ± ±0.52 제품량 (ton) 16.01± ± ± ± ± ±2.42 종업원 ( 명 ) ± a) 단위는 g/ 년임 ± ± 자료 : 국립환경연구원 (1999), 전게서,p ± ± ± 나. 기능및기능단위 옥수수생산공정의기능및기능단위는다음 < 표 4-75> 와같다. < 표 4-75> 옥수수생산공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 옥수수공정옥수수의생산옥수수 1kg 의생산옥수수 1kg 다. 시스템경계설정시스템경계는옥수수씨를뿌리는공정부터옥수수를수확하는단계까지를시스템경계로하였으며, 옥수수재배를위해사용되는농기계나비료, 농약들도모두포함할수있도록시스템경계를설정하였다. 라. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-76> 과같다

278 < 표 4-76> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산옥수수생산과정에서사용되는연료, 즉경유사용에의한대기배출물을구하기위하여 IPCC 계산식을적용하여계산하였다. 또한, 옥수수재배지에서사용지까지의운송에따른환경부하는고려하지않았다. 바. 전과정목록분석표작성생산되는옥수수 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gatetogate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고,ISO 의규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. [pt/f.u] 1.80E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-129> 옥수수제조공정의가중치부여결과 -234-

279 사. 전과정영향평가옥수수 1kg 을생산시환경영향은 5.36E-05pt 이다. 각영향범주별영향은 < 그림 4-129> 와같이지구온난화 (29.7%), 자원고갈 (22.9%), 부영양화 (19.4%), 생태독성 (15.1%) 순으로나타났는데, 지구온난화와자원고갈범주는농기계연료의사용, 부영양화범주는비료, 생태독성범주는농약사용이주요원인인것으로추정된다 비료가. 공정개요비료관리법 ( 제2조 ) 의정의에따르면," 비료 " 라함은식물에영양을주거나식물의재배를돕기위하여흙에서화학적변화를가져오게하는물질과식물에영향을주는물질을말하며, 보통비료와부산물비료로구분한다. " 보통비료 " 라함은부산물비료외의비료로서공정규격이정하여진것을말하며," 부산물비료 " 라함은농업 임업 축산업 수산업 제조업또는판매업을영위하는과정에서나온부산물, 인분뇨, 음식물류폐기물, 토양미생물제제 ( 토양효소제제를포함한다 ), 토양활성제등비료성능이있는물질로서농림부장관이지정하는것을말한다. 음식물류폐기물과하수슬러지는부산물비료의제조원료로사용되고있으며, 일반적으로 퇴비 라하는것또한부산물비료에속한다. 따라서, 음식물류폐기물과하수슬러지가대체하는것은공정규격이정하여진부산물비료이며, 대체재를선정하기위해퇴비성분으로쓰이는유기물종류별비료성분분석결과를 < 표 4-77> 에나타내었다주19). 과거에는볏짚류가주요한토양유기물의공급원이었으나, 현재는여러가지종류의재료들이사용되고있다. 따라서유기재료의성질을정확하게파악하지않으면작물재배에문제가발생될소지가많다. 또한대체효과를파악하기위해서는작물에대한시용평가를해보아야알수있다. 식물이자라기위해서는질소, 인산, 칼리, 칼슘등 16 원소가필요하며, 음식물류폐기물중에는퇴비에필요한여러가지성분이많이포함되어있다 ( 표 4-78). 주 19) 농촌진흥청 (2002), 친환경농업을위한퇴비제조와이용, pp

280 < 표 4-77> 유기물 1 톤당비료성분량과유효성분량 유기재료 수분 (%) 성분량 ( kg / 톤 ) 유효성분 ( kg / 톤 / 년 ) 질소인산칼리석회고토질소인산칼리 퇴비 * 구비 ( 우분뇨 ) 목질혼합퇴비 ( 돈분뇨 ) ( 계분 ) ( 우분뇨 ) ( 돈분뇨 ) ( 계분 ) 나무껍질 왕겨퇴비 도시쓰레기퇴비 하수오니퇴적물 식품산업폐기물 볏짚, 보릿짚, 산야초등을이용하여제조한퇴비자료 : 농촌진흥청 (2002), 전게서,p78. < 표 4-78> 각종감량화의무대상사업장의음식물류폐기물퇴비의화학조성 ( 현물기준 ) 배출원 화학성분 호텔슈퍼시장레스토랑 배출원 화학성분 EC 수분 (%) ph (ms/ cm ) 마그네슘 (%) 나트륨 (%) 철 (%) 전탄소 (%) 망간 (mg/ kg) 전질소 (%) 아연 (mg/ kg) C/N 비 구리 (mg/ kg) 인산 (%) 비소 (mg/ kg) 칼륨 (%) 카드뮴 (mg/ kg) 칼슘 (%) 수은 (mg/ kg) 호 텔 ND 슈 퍼 ND 시 장 ND 레스토랑 ND 자료 : 배재근 (2002), 음식물쓰레기의분류및식물에대한영양성,htp://

281 건조한음식물류폐기물의무기성분을평균하면질소 4-5%, 인산 2-15%, 칼리 15-2% 정도된다. 일반적으로사용되는퇴비의원료인우분에함유된양분은질소, 인산, 칼리가각각 2% 정도이므로음식물류폐기물에함유된비료성분이우분보다좋은것으로평가된다. 또한가축분에의하여만들어지는퇴비에비교하여유해물질로서중금속중구리의함유량이적기때문에퇴비등으로이용하기에유리한점이있다. 이러한점에서음식물류폐기물은작물의비료원료로서적당하며, 비료성분분석결과를토대로성분이유사한축분퇴비를대체하는것으로가정하였다. 본연구에서는문헌연구를통해축분퇴비만시용하였을때와음식물류폐기물을병용하여시용하였을때를비교하여퇴비대체량을산정하는것으로하였다. 또한, 축분퇴비대체효과를산정하기위해축분퇴비생산시설에대한전과정목록분석을실시하였다 ( 표 4-79). < 표 4-79> 축분퇴비화조사대상시설의개요 시설명 배합비율 ( 부피비,%) 돈분계분톱밥 축분처리량 ( 톤 / 년 ) 전기사용량 ( kw h/ 년 ) CD , ,000 CE , ,000 CG ,500 80,000 CG ,000 40,000 CH ,950 40,000 CI ,200 80,000 혼합비 : 각 50% 가축분뇨비중 :0.95ton/ m3 ( 함수율 75% 기준 ) 톱밥비중 :0.25ton/ m3혼합물체의비중 :0.6ton/ m3 ( 혼합비에따라달라짐 ) 비료제조업체의경우, 국가에서농가의퇴비사용량을증대시키고화학비료사용량을감축함으로써토양환경보전과지력증진을도모할목적으로추진된각종보조정책으로음식물류폐기물뿐만아니라각종유기성부산물을이용한부산물퇴비의제조업체는지속적으로증가하고있는추세에있다. 특별히, 음식물류폐기물을원료 -237-

282 로한퇴비에대한보조정책은아니지만, 비료제조업체의경우음식물류폐기물은다른원료 ( 축산분뇨등 ) 와혼합해서사용하는경우적정한영양성분의조성을얻을수있고, 반입비용을받는경우에는경제성이있는것으로조사되고있다. 반면, 음식물류폐기물을혼합하여퇴비를제조하는경우에는침출수와악취가발생하기때문에사용을기피하는업체도다수있는것으로조사되었다. 또한, 대부분의농가에서는퇴비를사용할경우지력이증강되는등의좋은점을인정하지만, 화학비료에비하여시비 ( 施肥 ) 에많은노동력이필요하고, 일부불량퇴비사용에의한피해사례가발생하여사용을기피하고있다. 한편, 처리비를받고음식물류폐기물을반입하여퇴비를제조하는비료제조업체의경우는경제적이점은있지만, 실수요자가사용을기피하기때문에음식물류폐기물을원료로사용하여퇴비제품을제조하는경우에도원료명을정확히기재하지않는것으로조사되었다. 음식물류폐기물로제조된퇴비를사용할때, 소비자들이가장우려하는문제는염분에의한토양및작물에미치는영향이었다. 염분 (NaCl) 의대표적인피해기작을살펴보면, 토양내과량의 NaCl 이축적될경우작물은삼투현상에의해수분의흡수가방해되고 Na + 또는 Cl - 이온의직접적인독성이나타날뿐아니라길항작용에의한식물영양성분의불균형을초래하여생장이지연되거나고사된다. 토양은 Na + 이온의분산효과로인해물리성이악화되어토양침식이조장되고, 토양내수분의이동과통기성이저해되어작물의뿌리신장과유식물생장이억제된다. 한편작물재배시염분에의한피해는생장억제, 엽록소함량의변화, 광합성저하등이있으며, 그결과수량의심각한저하가유발된다. 염분스트레스는크게두가지원인에의해식물체에영향을주는데, 하나는토양과같은매질내수분포텐셜을낮추어피해를주는것이고, 다른하나는특정염류이온의과도한식물체내축적에의한대사장애를통해영향을주는것이다. 그러나음식물류폐기물 100% 로퇴비를제조하였을때조차도염분농도는 0.3% 정도로중간처리과정에서수세, 탈수등을통해탈염이이루어지는경우염분은크게문제되지않는다. 그러나, 음식물류폐기물은그자체만으로는품질이좋은퇴비를생산하기어렵기때문에주로톱밥 ( 목편 ) 과축분 ( 돈분 ) 을혼합하여퇴비를제조하고있다. 지금까지많은연구자들에의해음식물류폐기물의사용유무와상관없이퇴비중의염분함량이 1.0% 이하인경우에는연작시에도작물과토양환경에 -238-

283 해가없는것으로밝혀졌다. 특히, 음식물류폐기물을퇴비제품에이용할경우에는비료공정규격에맞추기위해서는음식물류폐기물자체의혼합비율을낮추고톱밥과축분등과함께혼합하기때문에염분이더이상문제시되지않는다. 단, 이러한경우음식물류폐기물퇴비가정상유통과정을거쳐소비처까지도달하는경우이며, 중간처리과정만거쳐염분함량이많고, 완전부숙되지않은퇴비가토양으로유입될경우에는농작물피해와토양오염뿐만아니라지하수오염까지유발할수있다. 음식물류폐기물퇴비가정상적으로제조되어유통된다면그에의해유발되는문제는더이상음식물류폐기물퇴비때문이아니라퇴비의시용방법이잘못되었다거나잘못제조된퇴비가농가에유입되었기때문으로판단해야할것이다. 나. 기능및기능단위 축분퇴비생산을위한공정의기능및기능단위는다음 < 표 4-80> 과같다. < 표 4-80> 축분퇴비생산공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 축분퇴비공정축분퇴비의생산축분퇴비 1kg 의생산축분퇴비 1kg 다. 시스템경계설정시스템경계는축분퇴비의전공정을시스템경계로설정하였다. 또한, 축분퇴비의원료물질을이송하는환경부하와생산된축분퇴비를사용처까지운송하는데걸리는환경부하는시스템경계에서제외하였다. 라. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-81> 과같다

284 < 표 4-81> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산축분퇴비화공정의투입물인톱밥과축분, 계분의배합부피비에관한데이터와함께투입되는축분량과전체퇴비생산량데이터를수집하였으며, 투입되는톱밥의양은축분, 계분및톱밥의비중을이용하여계산하였다. 바. 전과정목록분석표작성생산되는축분퇴비 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gatetogate)db 를작성하였다. 이를기초로상 하위 DB 를연결하고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다. [pt/f.u] 6.00E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-130> 축분퇴비생산공정의가중치부여결과 -240-

285 사. 전과정영향평가축분퇴비 1kg 생산에따른잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-130> 과같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (56.0%), 자원고갈 (35.3%) 로나타났으며, 대부분공정중에사용된전기및톱밥에의한것이다 스팀가. 공정개요스팀보일러의원리는아파트나큰건물에서이용되는스팀보일러에서만들어진수증기가관을통해순환하면서건물내부를따뜻하게만드는것이다. 보일러내부에서발생한고온의수증기는관을통하여실내로들어와방열기를지나면서액체로변한다. 이렇게수증기가액체인물로되는과정이발열과정이다. 이것은고체에서액체그리고기체로갈수록에너지가커지기때문이다. 결국물보다큰에너지를가지고있는수증기가물이되면서여분의에너지가열의형태로방출되는것이다. 이렇게물질의상태의변화는에너지의변환을수반한다. 결국방열기부근에서고온의수증기는열에너지를방출하며액체인물로상태가변하는것이고, 이것을반복함으로써실내가따뜻해지는것이바로스팀보일러의원리이다. 메탄화 ( 혐기성소화 ) 공정에서발생된포집메탄가스는소화조가온에 70% 가량이사용되고있다. 따라서, 메탄가스이용의대체효과를산정하기위하여스팀사용시설에대한조사를실시하였다 ( 표 4-82). < 표 4-82> 스팀사용조사대상시설개요 시설명 CJ CK 열원 벙커C유 LNG 냉각방식 냉각수 수냉냉각방식 나. 기능및기능단위 스팀에너지생산을위한공정의기능및기능단위는다음 < 표 4-83> 과같다

286 < 표 4-83> 스팀에너지생산공정의기능및기능단위 구분기능기능단위기준흐름 스팀에너지생산공정스팀에너지의생산스팀에너지 1MJ 의생산스팀에너지 1MJ 다. 시스템경계설정 시스템경계는스팀생산공정, 즉, 전체공정을시스템경계로설정하였다. 라. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-84> 와같다. < 표 4-84> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산스팀제조공정에사용되는원료데이터를수집하여기능단위로표현하였으며, 제조과정에서사용되는연료에의한대기배출물은 IPCC 계산식을이용하였다. 또한, 원료와생산물의운송에따른환경부하는시스템경계에서제외하였다. 바. 전과정목록분석표작성생산되는스팀 1kg 당사용되는투입물과산출물의양을계산하여처리공정 (gate to gate)db 를작성하였다. 이를기초로하여상 하위 DB 를연결하였고,ISO 규격에의거하여최종적인전과정목록분석표 (LCIDB) 를작성하였다

287 사. 전과정영향평가스팀 1MJ 을생산하는데발생하는환경영향을알아보기위해다음 < 그림 4-131> 과같은가중치부여결과를도출하였다. 주요요인은자원고갈 ( 전체영향의 49.9%) 와지구온난화 ( 전체영향의 44.5%) 범주로나타났다. [pt/f.u] 4.50E E E E E E E E E E+00 ARD GW OD POC AP EU HT ET < 그림 4-131> 스팀생산공정의가중치부여결과 시멘트가. 공정개요시멘트의주요원료인석회석과주요보조물질의원료채취단계에서부터조쇄과정, 석회석혼합과정, 배합및원료분쇄과정, 원료저장, 소성과정, 시멘트분쇄과정, 출하유통과정을거친다 (< 표 4-86> 참조 ). 나. 기능및기능단위 시멘트생산을위한공정의기능및기능단위는다음 < 표 4-85> 와같다

288 < 표 4-85> 시멘트생산공정의기능및기능단위 구 분 시멘트생산공정 기능 시멘트의생산 기능단위 시멘트 1kg 의생산 기준흐름 시멘트 1kg 다. 시스템경계설정 시스템경계는시멘트생산공정, 즉, 전체공정을시스템경계로설정하였다 ( 표 4-86). < 표 4-86> 시멘트제조공정개요 1 채광과정 2 조쇄과정 공정개요 3 석회석혼합과정 4 배합및원료분쇄과정 5 원료저장 6 소성과정 7 시멘트분쇄과정 8 출하유통과정 계단식으로채광된석회석덩어리를대형트럭을이용하여 1 차조쇄기로보낸다. 채광된석회석을자이러토리크러셔 (gyratory crusher; 주로압축 ) 를이용하여 110mm 크기로조쇄한후콘크러셔 (cone crusher; 충격이따르는압축 ) 와임팩트크러셔 (impactcrusher; 충격 ) 에서 40mm 크기로 2 차조쇄하여석회석혼합과정으로넘어간다. 조쇄과정을마친석회석은채광시광맥에따라석회석품위 (CaCO₃) 의 편차가 크므로 석회석 혼합적치 및 인출기 (LImestone Stacker & Reclaimer) 를 이용하여 석회석 품위를 균일하게만든다. 배합과정은최상의클링커를제조하기위해서주. 부원료를일정비율로혼합하는과정으로석회석과부원료는 δ-ray 분석을통하여중앙제어실로피드백되어전자동으로이루어지며, 혼합원료는대형제분기 (rolermil) 을사용하여마이크로단위까지미분쇄되는과정을거친다. 미분쇄된혼합원료는대형사이로에저장되는과정에서재차균질한혼합을이루게된다 대형로터리킬른에서 1,450 의고온으로소성되는원료는각종화학반응을일으켜시멘트반제품인클링커를만든다. 이클링커는급속냉각을거쳐돔 (dome) 장치로이송되게된다. 모든역할을끝낸배기가스는집진설비에의해공해방지과정을거친뒤깨끗한상태로대기로배출되게된다. 크링카에시멘트의응결시간을조절하기위하여 4 5% 의석고를첨가하여수십μm까지미분쇄함으로써완성품인시멘트가된다. 생산된시멘트의출하 -244-

289 라. 데이터품질요건 초기데이터품질요건으로시간적, 공간적, 기술적범위는대상업체내부와외부 로구분하여설정하였으며 < 표 4-87> 과같다. < 표 4-87> 데이터의시간적, 공간적, 기술적범위 구 분 대상업체내부 대상업체외부 시간적범위 2004 년 5년이내최신데이터 공간적범위 한국 물질및에너지생산지기준 기술적범위 대상업체공정 범용적인기술공정 마. 데이터수집및계산 시멘트국가데이터베이스를이용하였다. 바. 전과정목록분석표작성 시멘트국가데이터베이스를이용하였다. 사. 전과정영향평가시멘트 1kg 생산에따른잠재적환경영향과영향범주별주요요인을도출하기위한전과정영향가중치부여결과는 < 그림 4-132> 와같다. 가중치부여결과, 영향범주별주요요인은지구온난화 (54.5%), 광화학산화물생성 (18.5%) 로나타났다. [ pt/f.u] 5.00E E E E E E E E E E E + 00 A R D G W O D P O C A P E U H T E T < 그림 4-132> 시멘트생산공정의가중치부여결과 -245-

290 4.4 악취 조사대상시설조사대상시설은음식물류폐기물처리시설중에서처리방법별 ( 건식사료화, 퇴비화, 습식사료화, 혐기성소화, 하수병합, 소각 ) 각 1개시설, 하수슬러지처리시설중에서처리방법별 ( 메탄화, 전용소각, 혼합소각, 퇴비화, 지렁이퇴비화, 시멘트원료화 ) 로각 1개시설, 총 12 개시설을대상으로하였다. 매립지는유기성폐기물만의악취영향판단이어려워제외하였다. 각시설의부지경계선에서 2계절 ( 각1회 ) 현장측정 분석하여평가하는것으로하였으며, 조사일시는 < 표 4-88> 에조사결과와함께나타내었다. 하수슬러지퇴비화시설 (1 개소 ) 은조사대상시설의선정과악취조사를위한시설운영주체와의협의가지연되어불가피하게여름철에 2회조사를실시하였다 조사항목및분석방법악취물질의분석항목은대기환경보전법에서규정하고있는 8개악취물질중암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드를조사항목으로하였다. 악취측정은대기오염공정시험방법에준하여현장시료채취및분석을실시하였다. 암모니아는 0.5% 붕산용액에대상가스를흡수시켜서용액중의암모니아성질소 (NH 3 -N) 농도를분석하여가스상농도로환산하였다. 황화수소, 메틸메르캅탄은반응성이적은테플론재질의봉투 (Bag) 에채취하여저온농축기 (Air-Server/Unity, Markes,England) 로저온농축한후가스크로마토그래피 / 염광광도검출기 (GC-17A/ FPD,Shimadzu,Japan) 로농도를분석하였다. 아세트알데히드의경우황화합물과같은방법으로채취하여저온농축한후가스크로마토그래피 / 질량분석기 (GC-17A/MS-QP5080A) 를이용하여농도를분석하였다 시설별조사결과 12 개처리시설에서발생하는악취농도를 < 표 4-88> 에정리하였다. 각시설의부지경계선에서의악취농도조사결과계절별, 처리방법별상관성을 -246-

291 찾기는어려웠다. 암모니아농도는 135~5,522ppb 로대기환경보전법상의배출허용 기준인 1,000ppb(1ppm) 을초과하는경우가있었으나, 다른악취물질은기준치를만 족하는것으로조사되었다. < 표 4-88> 악취농도 (1 차,2 차결과, 부지경계선에서측정 ) 시료명 음식물류폐기물 하수슬러지 ( 단위 :ppbv) 분석항목조사일 NH 3 CH 3SH H 2S (CH 3) 2S (CH 3) 2S 2 CH 3CHO 배출허용기준 1) 건식사료화 퇴비화 습식사료화 혐기성소화 하수병합 소각 메탄화 전용소각 혼합소각 1, /1 1,015 ND ND ND ND - 6/ ND ND ND 0.02 ND 3/ ND ND ND 0.01 ND 6/10 1,027 ND ND ND 12/1 4,225 ND ND ND / ND ND ND 0.02 ND 1/ ND 20 ND ND ND 6/ ND ND ND 0.01 ND 2/ /10 2, ND 4/27 2,415 ND ND ND 6/ ND ND ND 0.02 ND 3/ ND ND ND ND ND 6/9 222 ND 2.68 ND 0.47 ND 3/ ND ND ND 0.02 ND 6/9 311 ND ND ND 3/15 1,679 ND ND ND 6/9 135 ND ND ND 퇴비화 2) 6/9 5,522 ND ND ND 0.06 ND 6/9 1,000 ND ND ND 지렁이퇴비화 시멘트원료화 4/27 1,818 ND ND ND 0.03 ND 6/ ND ND 0.02 ND 3/ ND ND ND ND ND 6/ ND ND ND 0.03 ND ND : 불검출,-: 자료없음 1) 대기환경보전법시행규칙별표 8 기타지역의사업장적용 ( 부지경계선이외의조사지점은법적기준을직접적으로적용할수없음 ) 2) 여름철조사 2 회실시 -247-

292 4.4.4 악취분석결과자료의향후활용방안음식물류폐기물자원화및처리시설에서발생하는악취는자원화및처리시설의설치여부를결정하는데매우중요한사항중의하나이다. 주거지역에서멀리떨어진곳에위치한경우, 특정한악취방지시설이없어도민원발생이없으나, 주거지역인근에설치된시설의경우악취에의한민원으로시설의존립자체가어려워질수있다. 따라서음식물류폐기물자원화및처리시설에서발생하는악취의제어는시설운영에있어서필수적인요소라고할수있다. 처리시설에서의악취관리는대부분탈취제살포방식을적용하고있다. 이는일시적인관리대책일뿐근본적인방지대책은아니다. 전처리공정과단위공정등에국소배기등의공조시설을갖추지않은곳이많다. 현재까지운영되고있는바이오필터, 활성탄흡착, 세정탑등대부분의탈취시설은자원화시설의악취물질종류및농도, 처리유량등을고려하지않고경제적인면만을우선적으로고려하여설치 운영하고있는실정이었다. 악취대책에서중요한것은최대한악취를발생시키지않도록하는발생원에서의대책이다. 발생원에서악취를발생시키지않는다면경우에따라서는악취제거장치의설치가필요하지않고, 설치한다고해도비교적적은비용과면적으로만족한결과를얻을수있다 (< 표 4-89> 참조 ). 발생원에서의대책에한계가있다면발생된악취물질을감지농도이하로감소시키기위한악취제거설비를설치하여야한다 (< 표 4-90> 참조 ) 주20). 악취제거를위한접근방법은 2가지로 1농도를줄임으로써냄새가덜자극적이고덜거부감을느끼도록하는방법 ( 악취물질희석에의해발생원에서의발생량감소, 흡착이나산화에의한악취제거, 화학적전환으로냄새정도가약한물질로의전환 ),2 냄새물질을바꾸거나마스킹하여냄새가친숙해지거나감지자에게받아들여질수있도록변환시키는방법 ( 실제냄새보다강도가세고친숙한냄새로실제냄새를숨기거나실제냄새를바꾸는방법 ) 이있다. 주 20) 수도권매립지관리공사 (2003), 음식물류폐기물의효율적인처리방안에대한연구보고 서, pp , 서울시립대학교도시과학연구원 -248-

293 < 표 4-89> 악취의발생원대책 ( 안 ) 대책 ( 안 ) 국소배기량의최소화 밀폐계로부터의누출량의최소화 물의혐기성화의억제 주입배관은수몰화 약품주입 자료 : 수도권매립지관리공사 (2003), 전게서,p150 세부내용 악취가발생될수있는공정이나시스템에대해효과적으로후드를설치하거나, 덮개나커버를설치하여배기량을최소화 악취가발생되는밀폐계로부터가스를흡인하는경우, 밀폐된탱크내의부압을가능한한낮게하면대기로누출되는양과악취물질의발산량이적어짐 유기성액체를저장하거나저류하는조정조와저류조등은혐기성상태가되면, 물속의악취전구물질들이황화수소나암모니아등의악취물질로환원되어발산되므로약간의호기성상태를유지해줌 황화수소등은공기와접촉하면대기중으로쉽게휘발되기때문에슬러지, 저장조등의슬러지주입배관을액속에담금 슬러지저장조나배수중에염화철,poly 철등의산화제를주입하여황화수소등의발생을억제 < 표 4-90> 일반적인악취제거방법 분류세부방법 물리적방법 화학적방법 생물화학적방법 기타방법 수세법, 냉각법 ( 응축법 ), 흡착법 연소법직접연소법, 촉매연소법 약제처리법 산, 알카리세정법, 약액세정법, 산화법, 중화법, 액상촉매법, 은폐법 토양탈취법, 포기조탈취, 바이오필터 (bio-filter) Bal 차단법 자료 : 수도권매립지관리공사 (2003), 전게서,p150 악취제거방법으로는세정법, 오존산화법, 흡착법, 연소법, 생물탈취법및탈취제살포법등이있다. 각악취제거법은대상물질에따라그처리효율에차이가있다. < 표 4-91> 에는일본악취방지법에규제되고있는 22 가지악취물질과각종악취제거방법과의관계를나타내었다. 일반적으로세정법및탈취제살포법은용제계가스에는적합하지않은것으로알려져있다. 악취제거방법의선정에서또다른고려사항으로서발생악취물질의농도및처리유량을들수있다.< 그림 4-133> 에악취물질의농도및처리유량에따라적용가능한악취제거기술을정리하여나타내었다

294 < 표 4-91> 일본악취방지법에서지정한 22 가지악취물질의악취제거방법및적용가능성 물질명 화학식 수용성 * ( 물 100g 당세정법녹는양,g) 오존산화법 흡착법연소법생물 탈취법 소취제분무법 암모니아 NH 메틸머캅탄 CH 3 SH 미량녹음 황화수소 H 2S 437 다이메틸설파이드 (CH 3) 2S 안녹음 다이메틸다이설파이드 CH 3 SSCH 3 - 트라이메틸아민 (CH 3) 3N 잘녹음 아세트알데하이드 CH 3CHO 프로피온알데하이드 CH 3 CH 2 CHO 뷰티르알데하이드 CH 3(CH 2) 2CHO 3.7 i- 뷰티르알데히드 (CH 3) 2CHCHO 8.8 n- 발레르알데하이드 CH 3 (CH 2 ) 3 CHO 조금녹음 i- 발레르알데하이드 (CH 3) 2CHCH 2CHO 조금녹음 i- 뷰티르알코올 (CH 3) 2CHCH 2OH 9.5 아세트산에틸 CH 3 CO 2 C 2 H 메틸아이소뷰티르케톤 CH 3COCH 2CH(CH 3) 톨루엔 C 6H 5CH 3 안녹음 스타이렌 C 6 H 5 CH=CH 2 미량녹음 자일렌 C 6H 4(CH 3) 2 안녹음 프로피온산 CH 3CH 2COOH n- 뷰티르산 CH 3 (CH 2 ) 2 COOH n- 발레르산 CH 3(CH 2) 3COOH 3.7 i- 발레르산 (CH 3)CHCH 2COOH 4.2 굵은글씨는우리나라의악취방지법 12 개규제대상물질임. 표중 표시는처리가능, 적절한접촉시간을가지면처리가능, 표는처리불가를의미함. 자료 : 환경부 (2001), 악취물질발생원관리방안개선을위한조사연구,p427 에서재인용 *: 일본悪臭法令研究会 (2002), ハンドブック悪臭防止法,pp28-29 악취제거효율이높은흡착법은고농도, 적은처리유량에적합한반면, 소각법은고농도, 많은처리유량에적합한것으로알려져있다. 또한응축법, 세정법, 재생흡착법은주로중농도, 고농도의악취물질제거에효과적이며중간처리유량에적합한것으로알려져있다. 생물여과법은저농도의악취물질제거에적합하며처리유량에는큰제한이없는특징을갖고있다

295 가스유량 (m 3 /h) 1,000, ,000 10,000 생물여과법 소각법 1,000 흡착 재생 세정 응축 100 저온응축 0 흡착법 농도 (g/m 3 ) < 그림 4-133> 악취물질의농도및처리유량에따른적용가능기술자료 : 수도권매립지관리공사 (2003), 전게서,p154 상기의선정기준을고려하여각악취제거방법의장단점을비교검토하고, 대상악취물질의종류와농도, 처리용량등대상시설의특성을고려하여각자원화및처리시설에적합한악취제거방법을선정하여야할것으로사료된다. 이상의결과를종합해볼때음식물류폐기물자원화시설에서의악취물질적정관리를위해서는다음과같은사항에대한정책적지원이필요하다. 첫째, 단위공정의국소배기및시설동전체의공조시설설치지원이필요하다. 둘째, 호기성퇴비화시공급공기로의재순환등시설내재이용방안을고려하여야한다. 셋째, 각자원화및처리시설별악취물질농도및처리유량에대한자료확보를통해보다합리적인제거법설정이필요하다. 넷째, 악취방지법시행에따라효율적처리시설도입위한시설설치비의현실화가필요하다

296 4.5 수송 ( 운송 ) 수송공정은제품의전과정인원료채취, 제조, 사용, 폐기단계사이에서원자재와제품, 폐기물들을운반하는과정으로거의모든제품이나공정의전과정평가시반드시포함되어야할부분이다. 음식물류폐기물처리공정중수송에대한환경부하는환경부및산업자원부에서기구축된 LCI 데이터베이스를이용하여산출하였다. 국가 LCI 데이터베이스는국내에서수송에이용되는트럭의실제연비를바탕으로차량별거리및운송량에따른연료소비량을고려하였고, 배출계수를적용하여산출된값이다. 음식물류폐기물처리공정중수송공정에대한환경부하는적재량, 수송거리등에따라결과가달라지므로적절한시나리오를작성하여수행하여야한다. 본연구에서는각처리대상공정별적재량및운송거리에대한시나리오를통한운송부하를정량적으로도출하였다 운송관련 LCI 데이터베이스산출배경각음식물류폐기물처리공정별운송부하에대한시나리오분석을수행하기위해 1차적으로국가 LCI 데이터베이스산출배경을분석하였다. 분석대상차량은대표적인공로수송수단인중형트럭 5ton 카고트럭에대한산업자원부 LCI 데이터베이스를선정하였다. 연구대상의시간적경계는 1999 년으로대상운송시스템은현대자동차 MIGHTYⅡ, 기아자동차의 RHINO 5ton 카고트럭이다. 대상시스템의기능및기능단위는 < 표 4-92> 와같다. 5ton 카고트럭의기능은화물수송과교통수단인데, 연구에서는화물수송을기능으로정하였고기능단위는적재량과수송거리를고려한화물 1ton km 를운반하는것으로정하였다. < 표 4-92> 수송공정의기능및기능단위 구분수송공정 서비스명 기능 전과정평가목적과관련된기능 기능단위 5ton 카고트럭을이용한수송 화물수송, 교통수단 화물수송 화물 1ton km 운반 -252-

297 4.5.2 시스템경계수송 LCI 데이터베이스는연료로경유가사용되는데전과정에걸친환경영향을파악하기위하여경유의상위흐름을연결시키는범위까지를시스템경계로설정하였다. 즉, 원료채취에서경유의생산과정도고려하였다. 수송공정의시스템경계는 < 그림 4-134> 와같다. 폐기물 경유 육상운송 대기배출 < 그림 4-134> 수송시스템경계 원유채취및경유생산공정의상위흐름은국내데이터베이스가없는관계로소프트웨어의데이터베이스를이용하였고, 수송과정에대한데이터즉, 연비와대기배출물에대한자료는연비에대해서는해당업체의시험데이터를이용하였고, 대기배출물에대한데이터는건교부에인증자료로제출되는 D-13mode 시험을통해산출된배출계수 (emission factor) 를이용하였다. 또한적재량에따라변하는경유소비량과대기배출물에대한값을계산을위하여공차시와적재량에따른경유소비량으로구분하여데이터를처리하였다 운송에따른대기배출량 (DirectEmission) 산정공차의무게는현대자동차의 MIGHTYⅡ 의차량중량이 4,775kg, 기아자동차의 RHINO 는차량중량이 4,595kg 임을고려하여평균 4,685kg 으로정하였다. 그리고같은속도의정속주행으로연비를구하더라도기어의단수에따라연비가다른데, -253-

298 가장효율이좋은 6단으로데이터를수집하였다. 앞서조사한 2개사평균의정속연비는공차의경우 60 km/h 정속주행일때연비는 8.94 km/l, 만차의경우 60 km/h 정속주행일때연비는 6.93km/l 이다. 국도 60km/h 의조건으로중형트럭의 1일평균주행거리인 162.7km 를공차로이동한다고하면이때소비되는경유는연비가 8.94 km/l 이므로 18.20l 가된다. 만차시국도 60 km/h 의조건으로 162.7km 를이동한다고하면소비되는경유는연비가 6.93km/l 이므로 23.48l 가된다. 따라서, 차량무게를제외한순수적재량 5ton 으로 162.7km 를이동하는데소비되는경유는 =5.28l 가된다. 국도 (60km/h) 를정속주행으로 4ton 을적재한상태로 500km 를수송할때의목록분석을작성한다면우선다음과같이경유소비량 (kg) 을구한다. 60km/h 정속주행으로 4ton,500km 를수송할때의경유소비량 공차시경유소비량 500km 0.112(l/km) + 적재량에따른경유소비량 500km 4ton (l/km ton) *0.112= 1(l)/8.94(km) = 5.28(l)/(162.7(km) 5(ton) 이렇게구해진경유소비량은 68.98l 이고, kg 단위로변환하면 68.98l kg/l( 경유의밀도 )=57.681kg 이다. 수송공정만의목록분석은구해진경유소비량에배출계수 (emission factor) 를곱해서환경배출물을산출함으로써완성된다. 이후경유의생산과관련된상위흐름부분의소프트웨어의데이터베이스를연결하면최종적으로완성된수송데이터베이스를도출할수있다. 다음 < 표 4-93> 은수송 DB 별연료소비량을보여주고있다. 산업자원부의수송 DB 와해외수송 DB 의가장큰차이점은해외 DB 의경우적재량이 50% 로정해져있는반면, 산업자원부의 DB 는연구자의편의대로적재량을변화시킬수있다는점이다. 따라서, 산업자원부수송DB 는보다세밀히수송부하를산출할수있다는장점을가진다

299 < 표 4-93> 수송 DB 별연료소비량비교 구분연료소비량 (kg/ton.km) 데이터출처 국내 해외 1 5ton(60km/hr, 공차시 ) 산업자원부 2 5ton(80km/hr, 공차시 ) 산업자원부 3 5ton(60km/hr, 만차시 ) 산업자원부 4 5ton(80km/hr, 만차시 ) 산업자원부 ton(60km/hr, 공차시 ) 산업자원부 ton(80km/hr, 공차시 ) 산업자원부 ton(60km/hr, 만차시 ) 산업자원부 ton(80km/hr, 만차시 ) 산업자원부 9 Deliveryvan I(3 톤이하 ) IDEMAT Truck16tB250(50% 적재시 ) BUWAL Truck28tETH (50% 적재시 ) DATA ARCHIVE 12 Truck40tB250(50% 적재시 ) BUWAL250 다음 < 그림 4-135> 는수송 DB 별환경부하비교결과를나타내고있다. 전반적으 로산업자원부 DB 가해외 DB 에비해환경부하가높게나타났으며, 국내차량이해 외차량에비하여차량이동거리당소비연료량이많기때문인것으로분석되었다. 8.00E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E < 그림 4-135> 수송 DB 별환경부하비교 -255-

300 제 5 장유기성폐기물처리방법별전과정해석 5.1 음식물류폐기물처리공정별환경성비교음식물류폐기물처리공정별로전과정영향평가를수행하여환경지수를비교하고주요요인과영향범주를도출하였다. 본연구에서는산업자원부에서개발한영향평가방법론주21) 을사용하였으며, 고려한영향범주 (impactcategory) 는자원고갈 (abioticresourcedepletion,ard), 지구온난화 (globalwarming,gw), 오존층파괴 (ozone layer depletion,od), 산성화 (acidification,ac), 부영양화 (eutrophication,eu), 광화학산화물형성 (photochemical oxidantcreation,poc), 인간독성 (human toxicity,ht), 생태독성 (eco toxicity,et) 등모두 8개항목이다. 환경지수 (E ㆍI) 산출식은아래식과같으며, 표 5-1 에영향범주별정규화및가중치부여인자값을나타냈다. Eㆍ I= (LCIresult C i 1/N i W i ) C i: 특성화인자 (Characterizationfactor) N i: 정규화인자 (Normalizationfactor) W i: 가중화인자 (Weightingfactor=N i/t i f i,)n i/t i: 저감계수 (Reductionfactor) f i: 상대중요도계수 (RelativeSignificanceFactor) < 표 5-1> 영향범주별정규화및가중치부여인자 Impact category N i /T i f i W i Abiotic Resource Depletion Global Warming Ozone Depletion Photo-chemical Oxidant Creation Acidification Eutrophication Eco-toxicity Human toxicity 주 21) 산업자원부청정생산기술사업중 환경친화적산업기반구축을위한환경경영표준화 사업 ( 한국인정원주관, 사업기간 : ~ ) 의 국가기간산업의 D/B 구축 및환경성지수 (Eco-indicator) 도출 의일환으로수행되었음 -256-

301 5.1.1 음식물류폐기물처리공정별총환경영향비교음식물류폐기물처리공정별로환경영향을비교한결과는 < 그림 5-1> 과같다. 공정별평균값은산술평균에의한것이다. 비교결과, 매립공정이평균환경지수 8.22E-02pt 로음식물류폐기물처리에따른환경영향이가장큰것으로나타났다. 유기물의분해처리에초점을맞추고있는소각 ( 환경지수평균 2.96E-05pt), 혐기성소화 ( 환경지수평균 1.98E-05pt), 하수병합 ( 환경지수평균 1.76E-05pt), 퇴비화공정 ( 환경지수평균 1.59E-05pt) 이뒤를이었으며, 건식 ( 환경지수평균 7.05E-06pt) 과습식 ( 환경지수평균 2.45E-06pt) 을비롯한사료화공정의환경영향이가장낮게나타났다. 이렇듯매립공정에서환경영향이크게나타난까닭은유기물분해과정에서발생한메탄 (CH 4 ) 가스중 50% 이상이포집, 소각되지않은상태로대기로배출되면서지구온난화범주에상대적으로높은영향을미치기때문이며, 매립가스의포집, 소각처리가이루어지고않고있는 AR 및 AS 매립장의환경영향이 AQ 매립장에비해현저히크게나타난이유도상대적으로많은메탄가스의배출에따른것이다. 1.0E E E E E E E E E E E+00 [pt/f.u.] AA AB AC 건식사료화 ( 평균 ) AD AE AF 습식사료화 ( 평균 ) AG AH AI 퇴비화 ( 평균 ) AJ AK 혐기성소화 ( 평균 ) AL AM 하수병합 ( 평균 ) AN AO AP 소각 ( 평균 ) AQ AR AS 매립 ( 평균 ) < 그림 5-1> 음식물폐기물처리공정별환경영향비교 -257-

302 다른처리공정들과달리음식물류폐기물에포함된유기물을분해하지않고자원화하는사료화공정의경우공정에서발생하는배출물의양이매우적으며, 건조과정을거치지않는습식사료화의환경영향이가장낮게나타난것은공정특성상당연한결과로사료된다 공정별공정배출물에의한환경영향비교다음 < 그림 5-2> 에서는처리공정별로각종공정배출물의자연계배출에따른환경영향을비교하였으며, 처리공정자체영향의비교를위해잔재물의소각또는매립처리, 음식물류폐기물처리과정에서발생하는폐수 ( 탈리액 ) 의해양배출등의하위흐름은연결하지않았다. 공정배출물중가장큰비중을차지하는것은유기물분해에따라대기중으로배출되는이산화탄소였으며, 연료연소에따른대기배출물과처리후수계배출물등이포함된다. 사료화공정을제외한모든공정에서공정배출물에의한환경영향이전체영향의 50% 이상을차지하고있으며, 이는음식물류폐기물에포함된유기물의분해메커니즘및배출량과이동경로가처리공정의환경성을좌우한다는것을의미한다. 1.0E E E-05 기타 ( 비공정배출물 ) 공정배출물 7.0E E E E E E E E+00 [pt/f.u.] AA AB AC 건식사료화 ( 평균 ) AD AE AF 습식사료화 ( 평균 ) AG AH AI 퇴비화 ( 평균 ) AJ AK 혐기성소화 ( 평균 ) AL AM 하수병합 ( 평균 ) AN AO AP 소각 ( 평균 ) AQ AR AS 매립 ( 평균 ) < 그림 5-2> 음식물폐기물처리공정별공정배출물환경영향 -258-

303 공정배출물에의한환경영향은처리공정별로매립, 소각, 하수병합, 혐기성소화, 퇴비화, 건식사료화, 습식사료화순이며이는전체환경영향순서와거의동일하다. 소각공정의공정배출물은유기물이전량분해되어음식물류폐기물에포함된탄소가모두이산화탄소로전환된다고가정한결과이며따라서음식물류폐기물의완전분해에대한대략적인기준값으로활용할수있다. 즉, 퇴비화, 혐기성소화, 하수병합과같은유기물분해공정의경우공정배출물의환경영향이소각공정보다작은이유는그만큼분해가덜이루어졌다는것을뜻한다. 반면, 매립공정은혐기성분해에따른메탄가스발생과낮은포집율로인해환경영향이매우크게나타나고있음에주의해야한다 공정별에너지사용량에의한환경영향비교다음 < 그림 5-3> 은처리공정별로전기및연료등에너지사용에따른환경영향을비교한결과이며, 연료연소시대기배출물은공정배출물로처리되어에너지환경영향에서제외했다. 소각공정은전반적으로전력사용량이다른공정에비해많았고, 혐기성소화와하수병합공정은소화조가온시사용되는에너지로인한환경영향이크게나타났다. 1.0E E E E-05 기타 ( 비에너지 ) 에너지 6.0E E E E E E E+00 [pt/f.u.] AA AB AC 건식사료화 ( 평균 ) AD AE AF 습식사료화 ( 평균 ) AG AH AI 퇴비화 ( 평균 ) AJ AK 혐기성소화 ( 평균 ) AL AM 하수병합 ( 평균 ) AN AO AP 소각 ( 평균 ) AQ AR AS 매립 ( 평균 ) < 그림 5-3> 음식물폐기물처리공정별에너지사용환경영향비교 -259-

304 건식사료공정에서는건조및살균가온을위해사용되는전기와경유등에너지사용량이많았으며, 반면습식사료화와퇴비화, 매립공정은타공정에비해에너지사용량에의한환경영향비중이작은것으로나타났다. 전체영향에서에너지사용에따른환경영향의비중이가장큰공정은건식사료화공정으로건조공정에서사용되는에너지의영향이 62.5% 에이르는것으로나타났다. 그뒤로습식사료화공정 49.9%, 혐기성소화 35.2%, 하수병합 24.8%, 소각 20.5% 순으로조사되었으며, 투입에너지는공정배출물에이어처리공정의투입산출물중두번째로주요한인자로판명되었다. 5.2 음식물류폐기물처리산물과대체재와의비교분석 음식물류폐기물처리공정대체재의환경영향음식물류폐기물처리산물에대체될수있는대체재로옥수수와스팀, 축분퇴비를분석하였다. 옥수수는건식사료와습식사료와공정에서발생되는사료에대한대체재로선정하였으며, 스팀은소각공정에서발생되는스팀, 축분퇴비는퇴비화공정에서생산되는유기질퇴비의대체재로정의하였다. 옥수수 1kg 생산시환경영향은 5.36E-05pt 로나타났으며, 축분퇴비는그자체로역시폐기물처리공정의일부이기때문에상대적으로낮은환경영향값 (1.30E-06pt) 을가진다. 스팀의경우는 1MJ 을기준으로 7.09E-06pt 의잠재적환경영향을가지는것으로조사되었다 음식물류폐기물처리공정별회피효과비교음식물류폐기물처리공정별로사료, 퇴비, 스팀등이생산되며, 이중공정내에서사용되는양을제외한외부공급량에대해서는회피영향 (avoided impact) 을고려해주어야한다. 즉, 사료화공정에서음식물류폐기물을이용하여일정량의사료를생산하지않았다면그만큼의사료를생산하기위해서각종투입산출물에의한환경부하가생겼을것이나, 음식물류폐기물사료의생산으로인해그러한환경부하가생기는것을방지한것과동일한효과를얻게되므로이를회피영향이라하며일반적으로음 (-) 의값을갖는다

305 폐기물처리공정에서생산되는제품또는부산물에의한회피효과를보다정확히고려하기위해서는폐기공정에서생산된재생재가신재 (virginmaterial) 의품질과비교했을때, 어느정도의품질저하 (qualitydegradation) 가있는지정량적으로분석하는작업이필요하다. 이러한품질저하의정량화작업은일종의환경부하할당작업의일환이며, 상황에따라가격, 중량, 부피, 성분등다양한할당인자가사용될수있어하나의값을도출해내기는이론적으로불가능하다. 즉, 음식물류폐기물퇴비가무상으로수요자에게제공된다면가격이할당인자인경우품질저하는 100% 로서회피효과는 0% 인반면, 비료성분이유기질비료 ( 축분퇴비 ) 대비 70% 에이른다면품질저하는 30%, 회피효과는대체재대비 70% 에이르게되는것이다. 본연구에서는처리산물에의한회피효과를파악하기위해대체재 ( 신재 ) 의환경영향값을산출하였으며, 대체재대비품질저하는고려하지않았다. 5.3 하수슬러지처리공법별환경성비교 하수슬러지처리공정별로전과정영향평가결과를비교하였다. 비교방법은음 식물류폐기물처리공법별환경성비교와동일하다 하수슬러지처리공정별총환경영향비교하수슬러지처리공정별환경영향은매립 ( 환경지수평균 7.55E-05pt), 소각 건설자재화 ( 환경지수평균 3.14E-05pt), 퇴비화 ( 환경지수평균 1.26E-05pt), 메탄화 ( 환경지수평균 3.27E-06pt), 해양배출 ( 환경지수평균 2.25E-06pt) 순으로환경영향이높은것으로나타났다 (< 그림 5-4 참조 >). 음식물류폐기물처리공정과같이하수슬러지처리에서도매립공정의환경영향이타공정에비해훨씬크게나타났으며, 주요원인은포집, 소각처리되지않은상태로배출되는메탄가스에의한지구온난화영향때문이다. 해양배출의경우는육상수송을제외한해양수송에의한환경영향만을평가하였으며, 해양배출에따른부영양화등생태계에미치는영향은정량적평가방법론의부재로본연구에서는제외되었다. 한편, 하수슬러지소각재를시멘트원료로재활용하는건설자재화공정은공정특성을고려하여소각공정과동일한공정으로처리하였다주22). 한편, 메탄화공정의 주 22) 하수슬러지의건설자재화에대한환경영향을파악하기위해먼저시멘트생산공정에대한 -261-

306 경우는탈수케익이아닌액상농축슬러지의처리공정이므로타공정들과시스템경계가다른점에유의해야한다. 9.0E E E E E E E E E E+00 [pt/f.u.] BA BB BC 메탄화 ( 평균 ) BD BE BF 퇴비화 ( 평균 ) BG BH BI 건설자재화 ( 평균 ) BJ BK BL 해양배출 ( 평균 ) BM BN BO 소각 ( 평균 ) < 그림 5-4> 하수슬러지처리공법별환경성비교 BP BQ BR 매립 ( 평균 ) 공정별공정배출물에의한환경영향비교 다음 < 그림 5-5> 에서는하수슬러지처리공정별로각종공정배출물의자연계배출에따른환경영향을비교하였으며, 이때잔재물의소각또는매립처리, 폐수의해양배출등의하위흐름은연결하지않았다. 공정배출물에의한환경영향은매립, 소각 건설자재화, 퇴비화, 메탄화, 해양배출순으로전체환경영향순서와동일하게나타났다. 공정배출물중가장큰비중을차지하는것은유기물분해에따라대기중으로배출되는이산화탄소였으며, 연료연소에따른대기배출물과처리후수계배출물등이포함된다. 전과정목록분석과전과정영향평가를수행한후, 생산된시멘트중하수슬러지가차지하는환경부하를할당하는방법이있으나이방법은적절한할당인자를선정하기어렵고, 시멘트소성로의고온운전에따라하수슬러지의환경부하가과잉평가되는단점이있다. 반면, 하수슬러지소각공정은시멘트원료로재활용할수있는소각재가부산물로배출되며, 함수율이높은하수슬러지의건조및연소에따른보조연료의사용과이산화탄소등공정배출물로인한환경부하를반영하는데더욱적합하므로하수슬러지건설자재화공정과동일한공정으로처리하였다

307 9.0E E E E-05 기타 ( 비공정배출물 ) 공정배출물 5.0E E E E E E+00 [pt/f.u.] BA BB BC 메탄화 ( 평균 ) BD BE BF 퇴비화 ( 평균 ) BG BH BI 건설자재화 ( 평균 ) BJ BK BL 해양배출 ( 평균 ) BM BN BO 소각 ( 평균 ) BP BQ BR 매립 ( 평균 ) < 그림 5-5> 하수슬러지처리공정별공정배출물환경영향 메탄화와해양배출공정을제외한대부분의공정에서공정배출물에의한환경영향이전체영향의 50% 이상을차지하는것으로나타나, 하수슬러지처리에있어서도탄소화합물의분해량과메커니즘이가장중요한요인으로도출되었다. 이는유기성폐기물의처리공정특성상유기물분해에따른온실가스의다량배출이필연적인데반해, 전과정평가방법론의경우현재국제적인환경성평가도구로활용되고있어산성화, 부영양화와같은국지적 (local) 영향보다는자원고갈및지구온난화와같은전지구적 (global) 환경영향에상대적으로높은가치를부여하고있기때문으로분석된다 공정별에너지사용량에의한환경영향비교 < 그림 5-6> 은처리공정별로전기, 경유,LNG 등에너지사용에따른환경영향을비교한결과이며, 연료연소시대기배출물은공정배출물로처리되어에너지환경영향에서제외했다. 소각 건설자재화공정은에너지사용에따른환경부하 ( 평균 7.80E-06pt) 가다른공정에비해가장높게나타난반면, 메탄화공정과해양배출공정은절대값은크지않지만전체영향대비에너지사용에따른환경영향비중이각각 54.7%,50.9% 로높게조사되었다

308 9.0E E E E-05 기타 ( 비에너지 ) 에너지 5.0E E E E E E+00 [pt/f.u.] BA BB BC 메탄화 ( 평균 ) BD BE BF 퇴비화 ( 평균 ) BG BH BI 건설자재화 ( 평균 ) BJ BK BL 해양배출 ( 평균 ) BM BN BO 소각 ( 평균 ) BP BQ BR 매립 ( 평균 ) < 그림 5-6> 공정별에너지사용량에의한환경영향 5.4 하수슬러지처리산물과대체재와의비교분석하수슬러지처리공정생산품이대체할수있는대체재로는스팀, 퇴비, 시멘트등이있다. 소각공정또는메탄화공정에서발생, 회수되는열에너지는대부분스팀형태이며, 소각재는시멘트원료로활용되고있다. 하수슬러지소각재는물리적특성상시멘트생산공정투입시성상변화가거의없으며, 석회석과같은특정원료를대체한다는인과관계를밝히기어려워대체재를시멘트원료가아닌시멘트로선정하였다. 시멘트 1kg 의생산에따른환경부하는 8.22E-05pt 로에너지사용량이많아상대적으로높은편이며, 하수슬러지 1kg 소각시배출되는소각재의양이약 10% 전후인것을고려하면신재대체에따른회피효과는건설자재화공정영향의 30% 정도에이른다. 5.5 상 하위흐름민감도분석 상위흐름연결에따른민감도분석 현재음식물류폐기물사료화공정에서는옥수수분말이부형재로투입되고있으 -264-

309 며, 상위흐름연결을위한국내외 DB 중옥수수분말에대한 DB 는없지만유사 DB 로서옥수수 DB(BUWAL 250) 와옥수수전분 DB(BUWAL 250) 가존재한다. 각각 1kg 생산시환경영향값은 < 그림 5-7> 과같으며,AB 건식사료화시설과 AD 습식사료화시설을대상으로옥수수및옥수수전분 DB 를상위흐름으로연결한결과는 < 그림 5-8> 에나타내었다. [ pt/f.u] 1.20E E E E E E E E E + 00 옥수수 옥수수전분 < 그림 5-7> 옥수수와옥수수전분의환경영향비교 [pt/f.u] 8.00E-06 비부형재 부형재 7.00E E E E E E E E+00 AB 건식사료 ( 옥수수 ) AB 건식사료 ( 옥수수전분 ) AD 습식사료 ( 옥수수 ) AD 습식사료 ( 옥수수전분 ) < 그림 5-8> 상위흐름이공정전체에미치는영향 -265-

310 상위흐름연결에따른민감도분석을위해옥수수와옥수수전분각 1kg 의생산에따른환경영향을비교한결과옥수수전분이옥수수에비해약두배이상환경부하가큰것으로나타났다. 이는옥수수전분생산공정이에너지를다량소비하는화학공정이기때문이며, 본연구에서는상대적으로옥수수분말에보다유사한것으로사료되는옥수수 DB 를상위흐름으로선정, 연결하였다 하위흐름연결에따른민감도분석음식물류폐기물또는하수슬러지처리공정에서발생하는잔재물을처리함에있어서하위흐름으로연결에따른민감도분석을실시하였다. 민감도분석을실시하기위하여현재 (2005.7) 구축되어있는국가 LCIDB 를조사하였다. 폐기물처리에관계된국가 LCI DB 목록은다음 < 표 5-2> 와같다. < 표 5-2> 국내재활용및폐기단계 LCIDB 구축현황 구분 Mix HD PE 산업자원부 일반 LD PE PP PS PVC PET 종이폐기물 지정폐기물 환경부 골판지 연료용폐유 물질재활용 소각 매립 폐목재 폐플라스틱 가. 잔재물소각하위흐름변경에따른민감도분석잔재물소각의하위흐름연결에따른민감도분석을위하여국내에구축되어있는산업자원부와환경부 LCIDB 중 LDPE(Low DensityPolyethylene, 저밀도폴리에틸렌 ) 소각 ( 산업자원부 ), 혼합플라스틱소각 ( 산업자원부 ) 및일반폐기물소각 ( 환경부 )DB 에대한환경영향을비교하였다. 각각의 DB 자체의환경영향비교결과는다음 < 그림 5-9> 와같이나타났다. 일반폐기물소각 DB 는종이류, 목재류, 음식물류폐기물, 비닐류등이혼합된일반생활계폐기물을대상으로한반면,LDPE 및혼합플라스틱소각 DB 는물리적조 -266-

311 성별탄소함량과발열량등을고려한다중할당작업을통해일반생활계폐기물소 각공정중 폐플라스틱류에의한환경부하를별도로분리구축하였다. 유기물이거 의대부분분해되는소각공정의특성상이산화탄소배출에따른지구온난화영향 이매우큰비중을차지하게되며, 비교결과탄소함량이많은폐플라스틱류의환 경영향이일반생활폐기물에비해 5 배이상큰것으로나타났다. [pt/f.u] 1.60E E E E E E E E E E E E+00 일반폐기물소각 ( 환경부 ) 혼합플라스틱소각 ( 산자부 ) LDPE 소각 ( 산자부 ) < 그림 5-9> 잔재물소각하위흐름비교분석 잔재물을소각처리하는공정은음식물류폐기물처리 3개업체와슬러지처리두개업체로조사되었다. 음식물류폐기물을처리하는과정에서발생하는잔재물을소각처리하는업체는 AC 건식사료화,AE 습식사료화,AM 하수병합처리시설이고, 슬러지를처리하는과정에서발생하는잔재물을소각처리하는공정은 BB 메탄화, BE 퇴비화공정이다. < 그림 5-10> 은음식물류폐기물처리과정에서발생하는잔재물소각하위흐름의변경에따라공정전체환경영향이어떻게변화하는지를보여주고있다. 잔재물소각처리에따른하위흐름을일반폐기물소각, 혼합플라스틱소각,LDPE 소각순으로각각연결하였을경우자체처리공정영향에비해 AC 건식사료화공정은 11%,69%, -267-

312 76% 씩환경영향이증가하는것으로나타났으며,AE 습식사료화는 39%,189%, 204%,AM 하수병합은 19%,121%,133% 가증가하였다. 음식물류폐기물처리과정에서발생하는잔재물량은투입폐기물의 10% 미만에불과하지만잔재물의소각처리시연결되는하위흐름 DB 의선택에따라최종환경영향값또한크게달라지므로잔재물의소각처리에대한하위흐름 DB 의연결은매우민감한요인으로밝혀졌다. [ pt / f. u] 음식물류폐기물처리공정잔재물소각공정 E E E E E E E E E E AC ( 일반폐기물소각 ) AC ( 혼합플라스틱소각 ) AC (LDP E 소각 ) AE ( 일반폐기물소각 ) AE ( 혼합플라스틱소각 ) AE (LDP E 소각 ) AM ( 일반폐기물소각 ) AM ( 혼합플라스틱소각 ) AM (LD PE 소각 ) < 그림 5-10> 음식물류폐기물처리공정의잔재물소각하위흐름변경에따른비교 [pt/f.u] 2.00E E E E E E E E E E E+00 슬러지처리공정 잔재물소각공정 BB ( 일반폐기물소각 ) BB ( 혼합플라스틱소각 ) BB (LDPE 소각 ) BE ( 일반폐기물소각 ) BE ( 혼합플라스틱소각 ) BE (LDPE 소각 ) < 그림 5-11> 슬러지처리공정의잔재물소각하위흐름변경에따른비교 -268-

313 < 그림 5-11> 은하수슬러지의 BB 메탄화및 BE 퇴비화과정에서발생하는잔재물 소각하위흐름의변경에따라공정전체환경영향이어떻게변화하는지를보여주고 있으며, 음식물류폐기물의경우와마찬가지로민감한요인으로나타났다. 나. 잔재물매립하위흐름변경에따른민감도분석잔재물매립의하위흐름연결에따른민감도분석을위해국내에구축되어있는혼합플라스틱매립 DB( 환경지수 1.45E-07pt) 와본과업에서구축한음식물류폐기물및하수슬러지매립 DB( 각환경지수 8.22E-05pt,7.55E-05pt) 의환경영향값을비교하였으며, 결과는다음 < 그림 5-12> 와같다. [pt/f.u] 1.00E E E E E E E E E E E E E E-07 플라스틱매립 음식물류폐기물매립 하수슬러지매립 < 그림 5-12> 잔재물매립하위흐름비교 혼합플라스틱매립의경우, 단기간에분해되지않는플라스틱의특성때문에매립이후침출수및매립가스의발생이고려되지않는반면, 음식물류폐기물및하수슬러지매립은침출수발생및처리, 유기물의분해에따른메탄, 이산화탄소의배출이환경에큰영향을미치기때문에데이터베이스간환경영향의차이는매우크게나타나고있다

314 음식물류폐기물처리공정에서발생하는잔재물은종량제봉투등비닐, 플라스틱류가대부분이므로, 잔재물매립시유기물의분해를고려하지않는혼합플라스틱매립 DB 가상위흐름연결에보다적합다고사료된다. 단, 잔재물에는음식물류폐기물도일부포함되어있으므로, 잔재물의물리적조성및성분분석을통해혼합플라스틱매립DB 와음식물류폐기물매립 DB 를적절히혼용한다면, 결과에대한신뢰도를보다높일수있을것이다

315 제 6 장유기성폐기물처리방법별경제성평가 6.1 경제성평가방법론의이해 환경정책의경제성평가 가. 환경정책의경제성평가의필요성사적재화에대한시장의기능처럼환경정책은환경자산의효율적자원배분을그목적으로한다. 따라서경제학이론측면에서볼때, 환경정책이효율적으로시행되기위해서는환경정책의자원재배분으로야기되는환경자산변동의적절한가치평가를통한비용과편익의분석이주를이루는경제성평가가필수적이다. 현실적으로도환경규제나환경투자등환경정책은많은비용을수반하고이러한비용은산업경쟁력, 나아가서는국민경제전반에걸쳐큰영향을줄수있다. 따라서이미선진국에서는환경정책시행에있어서경제적효율성이확보되어야한다는인식아래일정규모이상의환경투자나규제정책에는경제성평가를하도록공식화되고있다주23). 환경정책은크게환경규제정책과환경관련공공투자사업으로분류할수있으며, 고형폐기물분야역시폐기물처리시설과재활용품비축시설과같은환경투자사업과쓰레기종량제와같은경제적유인제도의도입및요율변경, 폐기물처리시설의기준및안정성강화를위한규제정책으로구분할수있다. 우리나라에서경제성평가를우선적으로수행하여야할주요투자사업에는 폐기물처리시설설치촉진및주변지역지원등에관한법률 과시행령에입지선정계획결정대상사업으로규정하고있는폐기물처리시설이포함되어야한다. 예를들면 1 일처리량 300 톤이상이고조성면적 15 만m2이상인폐기물매립시설과 1일처리능력 50 톤이상인소각시설도평가대상으로권고된다. 또한 1일 10 만톤이상의하수처리장 ( 건설비약 500 억원규모 ), 처리용량 1일 600 m3이상인농공단지폐수종말처리시설 ( 설치비약 50 억원규모 ), 처리용량 1일 150 m3이상인축산폐수처리시설 ( 설치비약 50 억원규모 ) 도평가대상으로포함되어야한다주24). 주 23) 환경부 (2003), 환경정책의비용 / 편익분석지침서, p3-271-

316 공공사업이나정책을시행하는데있어계획가나정책가들은그사업에투입되는비용에비해얼마만큼의편익을가져올것인가, 정책목표를달성하기위해고려되는다양한대안들중어느대안이가장적합한가등을결정하여야한다. 비용편익분석은설정된공공목표를달성하기위한대안들과관련된순편익을평가하는것으로후생경제학분야에이론적근거를두고발전하였다. 비용편익분석은정책으로인해얻은가치와잃은가치를계산해비교하는것이다. 개념적인수준에서비용편익분석의방법은매우간단하다. 그러나실제에서는분석범위가매우광범위하고, 분석구조역시복잡하다. 정책효과자체가사회 경제 환경분야등에서다양하게발생하기때문이다. 따라서기본적으로분석자가정책효과를정확하게예측해정책을결정하는것은대단히어렵기때문에올바른평가를위해서는체계적이고논리적인분석전개과정이필요하다. 환경부 (2003) 에서는올바른환경정책의경제성평가를위한기본방향을다음과같이설정하고있다. (1) 정책담당자의의사결정에유용하게이용되도록비용-편익분석에서는가능한한최대로비용과편익을계량화하도록하고, 전체적인비용과편익의산출뿐아니라중요한하위그룹 (subgroup) 의비용과편익도산출하여의사결정에서분배적측면이고려되도록배려하고, 계량화하기어렵고불확실성이큰것에대해서는정성적인평가 (qualitativemeasures) 를행하는등경제성평가가보다포괄적으로이루어지도록한다. (2) 환경정책에대한경제성평가는가능한대안 (available alternatives) 을모두포함하여실시하여야한다. (3) 비용-편익분석은모든주요 (major) 규제시책및투자사업에대해실시하여야한다. (4) 모든대안에대해자세하고심도있는경제성평가를시행하는경우막대한비용이소요될수있기때문에경제성평가에포함될대안의수와계량화할수있는범위에대해제한을둘수있다. (5) 규제시책및투자사업의특성과예산및인적자원의제한을고려하여경제성평가의시행주체, 평가방법등에대한규정을다르게할수있다. 주 24) 환경부 (2003), 환경정책의비용 / 편익분석지침서, p9-272-

317 < 용어해설 > 1 비용편익분석 (costbenefitanalysis): 정책이나사업을실시할때, 비용과편익을평가하여정책이나사업의타당성을분석하는방법. 편익이비용보다높으면타당성이있는것으로판단함 2 확장비용편익분석 (extended costbenefitanalysis) 건설사업으로인한긍정적 부정적인직접 간접효과외에비계량효과도정량적으로산정하여편익과비용으로합산하여비용편익비 (Benefit-Costratio,B/C), 경제적순현재가치, 경제적내부수익률등의지표로경제성을평가하는방법 3 사적비용 (privatecost,pc): 시설건설및운영과관련된통상적인비용 4 환경비용 (externalcost,ec, 외부비용 ) 5 사회적비용 (socialcost,sc): 사적비용에환경비용을더한것 6 사적순편익 : 편익에서사적비용을뺀것을의미 7 사회적순편익 : 편익에서사회적비용을뺀것을의미 나. 경제성평가의시행절차경제성평가의실제시행은 < 그림 6-1> 에서보는바와같이가능한대안의선정, 비용및편익의경로분석, 비용과편익의산출, 의사결정및의견수렴, 사후평가의 5단계를거쳐이루어지게된다. 제 1 단계 가능한대안의선정 제 2 단계 비용과편익의경로분석 제 3 단계 비용과편익의산출 제 4 단계 의사결정및의견수렴 제 5 단계 사후평가 < 그림 6-1> 경제성평가의시행절차 자료 : 환경부 (2003), 환경정책의비용 / 편익분석지침서,p

318 1)1 단계 : 가능한대안의선정전과정평가에서선정한대안, 즉음식물류폐기물의사료화, 퇴비화, 혐기성소화, 소각, 매립, 하수슬러지의메탄화, 퇴비화, 건설자재화, 해양배출, 소각, 매립을대안으로선정하였다. 2) 제2단계 : 비용과편익의경로분석환경투자사업의경제적비용과편익을구체적으로산출하기위해서는이들투자사업이편익의경로에서환경질 ( 오염농도 ) 에구체적으로어떻게영향을미치고이것이환경의어떤이용용도에어떻게영향을줄것인가에대한분석 ( 비용과편익의경로분석 ) 이우선적으로요구된다.< 그림 6-2> 는환경규제및투자사업이비용과편익의효과를나타내기까지의과정을보여주고있다. 비용측면에서는환경규제시규제를받게되는기업이오염방지및규제순응의활동을강화함으로써오염방지시설에대한투자, 생산요소투입변경, 재화의가격변화, 생산과소비변화등에의한비용부담의요인이발생하게된다. 거시경제적으로규제받는산업분야의고용및소득은감소하고환경관련산업의고용및소득은증가하는등전체적인산업구조의개편과함께고용, 물가, 소득의변화가예상된다고할수있다. 또한투자사업의경우환경투자에직접적으로소요되는경비, 간접경비 ( 예를들면, 쓰레기매립지를건설하는경우주민보상비및환경적피해 ), 투자액조성에따른왜곡적 (taxdistortion) 비용이발생하게된다. 3) 제3단계 : 비용과편익의산출경제성평가의기본원칙에서제시된바와같이비용과편익은가능한한계량화되어야하며계량화가불가능한부문에대한정성적인평가및분배적측면에대한평가가이루어져야할것이다. 경제성평가비용 편익항목을선정하기위한단계는다음과같다. 첫째, 대상시설설정이다. 본연구에서는환경성평가를수행한음식물류폐기물과하수슬러지처리시설을대상으로하였다. 둘째, 대상시설의처리원가산정시고려항목을파악한다. 모든비용항목을파악하고경제성평가의비용항목으로전환할수있는범위를설정한다

319 환경정책 오염농도의변화 대기 :SO 2,ppm 환경정책 수질 :BOD,mg/l 오염방지및환경정책규제순응활동의강화 환경의이용용도에의영향 인체건강 ( 사망률, 발병률 ) 여가활동 ( 수영환경정책, 낚시 ) 경제활동 ( 농업, 어업 ) 생태계 경제적편익으로의연결 건강향상 ( 치사율, 발병률감소 ) 여가활동증가환경정책 경제활동증가 생물다양성증가 오염방지시설투자생산요소변경고용변화재화가격변화환경정책생산 소비변화산업구조변경조세부담금변화 편익평가 비용평가 < 그림 6-2> 환경정책의비용 / 편익경로자료 : 환경부 (2003), 환경정책의비용 / 편익분석지침서,p16 셋째, 연구논문등의검토를통해비용, 편익항목을검토한다. 기존문헌을통해서경제성평가사례를살펴봄으로써두번째단계에서정한항목을실제로사용할수있는지를검증한다. 넷째, 유기성폐기물처리로인한긍정적, 부정적환경영향들을파악한다. 파악된환경영향들중에서효용이나생산증감등의형태로경제주체의후생에영향을미치는것과부존된자연자본의총량을변화시키는것을경제성평가의비용 편익항목에포함시킨다. 본연구에서는계량화가불가능한환경영향들에대해서는평가항목에포함시키지않았다

320 수년간에걸쳐비용과편익이발생하는경우미래에발생하는비용과편익은현재가치화되어야하는데적정할인율을규정하는데있어서불확실성이존재하기때문에할인율의일정범위내에서의민감도분석 (sensitivityanalysis) 이이루어져야하며이러한할인율의범위는모든규제시책및투자사업에동일하게적용되어야할필요가있다. 4) 제4단계 : 의사결정및의견수렴여러대안에대한경제성평가가이루어진후의사결정을하는단계로서선택된안에대해외부적인의견을수렴하는과정을거친다. 특히환경기준의설정및강화시책을입안하는데있어서이로인한편익의산출을고려하지않고단지핵심오염물질로부터인간의건강을보호하기위한적정안전수준 (adequatemargin of safety) 의확보를목표로하고있다면의사결정기준으로서최소비용으로목표를달성하는규제수단인가에대한판단을제공하는비용효율성평가 (cost-efectiveness evaluation) 가수행되어야할것이다. 5) 제5단계 : 사후평가주요규제시책및환경투자사업에대해주기적으로사후적인평가를수행할필요가있다. 특히사후적인평가는적용된규제시책의수정과앞으로시행될투자사업의보완을위해반드시필요하다고할수있다. 다. 불확실성감소및처리방안환경정책의비용 / 편익분석에있어발생하는불확실성을줄이거나불확실성을반영하여의사결정을하기위해서는다양한조치가필요하다. 이러한조치들은크게다음과같이나뉜다. 1 좀더확실한정보를얻기위한투자 2 민감도분석 (sensitivityanalysis) 3 위험평가 (riskassessment): 발생가능한다양한결과와그발생확률을제시 4 수용가능한위험분석 (acceptableriskanalysis): 의사결정자나일반대중의위험도에대한인식과선호를반영 -276-

321 민감도분석은편익과비용에결정적으로영향을미치지만불확실한변수들에대해다양한가정을적용하여수치에변동을준후, 각가정하의비용과편익추정치의변화를살펴본다. 통상적으로미래의변수에대해양극단의두값을적용하여비용과편익추정을한다. 이를통해순편익의상한과하한을구할수있다. 민감도분석은발생가능한각결과의확률을반영하지못하기때문에한계를가지기도하지만, 반대로각결과에대한확률을정확히알수없는경우에도사용할수가있다는장점도가진다. 민감도분석결과주요변수에대한가정의변화가최종편익추정치에큰영향을주지않으면분석의불확실성에대해큰우려를할필요가없으나, 그반대의경우에는불확실성을감안하기위한특별한방법이필요해진다 비용편익분석의발전동향 비용편익분석은 1829 년경제학자리카도 (Ricardo) 가영국에서곡물조례의효과를분석하는데있어서렌트개념을도입한것이시초로기록되고있다.1844 년프랑스토목기술자쥘르뒤피 (JulesDupit) 가 공공사업의효용측정에관하여 란논문을통해교량의효과를평가하면서논의가전개되었다. 비용 편익분석은듀피의소비자잉여 (consumer'ssurplus) 라는개념에근거하고있으며, 이기법은수자원과관련된사업, 특히 1936 년이후미의회로부터위임된사업의계획수립과방위체계의계획수립에광범위하게적용되어오고있다. 비용편익분석의실제적인적용은 1936 년에제정된미국홍수방지법 (theunited StatesFlood ControlActof1936) 으로시작되고있다. 법안에는 누구에게그것이돌아가든연방정부에서얻어지는순익은그비용을초과해야만한다 고명문화되어있다. 그러나이당시편익과비용을검토할수있는일관성있는방법이개발되지않았기때문에공병단 (thecorpsofengineers), 토양보전원 (thesoilconservation Service), 간척국 (thebureau ofreclamation) 및기타기관들모두제각기다른접근방법을이용하였고, 이러한분석경험의축적으로연방정부는그사업의평가절차를표준화하려고시도해오고있다. 미국, 캐나다, 영국, 네덜란드등이비용편익분 -277-

322 석을정책과법제에도입하면서다양한지침을마련하고있다 ( 표 6-1). < 표 6-1> 비용편익분석관련지침 구분 주요지침 주요내용 GreenBook 수자원개발사업과관련된비용과편익산정방 ( 수자원사업의비용편익분석법지침 ) CircularA-47 ( 연방예산국 ) 국방, 교육, 건강분야포함 미국 Executive12866(1993) 규제효과분석 (RIA) 을경제분석 (EA) 으로개칭 화폐화가곤란한요소들을고려하도록함 비용편익분석의역할을의사결정을지원하는차 원에서 사회후생을 극대화하는 최적화 도구로 재해석 원리와지침제시 (P&G) USACE( 미공병단,1996) 수자원개발사업에있어환경의질고려토록규정 ( 환경의질 (EQ), 지역경제개발 (RED) 계정등 포함 ) 비용편익분석을위한컴퓨터프로그램 COBA,COBA11 교통이환경에미치는영향을화폐가치측면에서명시적으로다룸 ( 차량연료소모량에의한영 영국 향에초점 ) DRI(1996) 가능한편익추정하도록함 GreenBook( 재무부,1997) Discussionpaper( 환경부 ) DETR 정부부처의정책평가를위한비용편익분석지침 정책평가에대한지침 일본건설성 (1999) 각종 SOC 시설에대한투자기법및지침자료 : 김선희외 7 인 (2004), 국토개발사업의환경가치평가기준설정과적용에관한연구 - 댐과도로사업을중심으로 - 국토연구원,p14 재인용 USEPA(1987),EPA'sUseofBenefit-CostAnalysis USACE.(1996),EconomicandEnvironmentalPrinciplesandGuidelinesforWaterandRelatedLand ResourcesImplementationStudies HM Treasury(1997),TheGrenBook:AppraisalandEvaluationinCentralGovernment 大野榮治 (2000), 環境經濟評價の實務 기존의공공사업경제적타당성조사시편익의계량화에중점을둔반면, 해외에서는유산가치나존재가치와같이계량화가어려운환경의비이용가치부문도비용편익분석에포함시키려는노력을해오고있다. 미국은자연자원의손해평가에관한수퍼펀드법 (CERCLA) 에따라 1986 년부터비이용가치의손실도포함하도록하고있으며, 독일과노르웨이도유산가치와존재가치를적용하고있다 ( 표 6-2)

323 < 표 6-2> 외국의환경가치적용사례 구 분 핀란드 네덜란드 노르웨이 스웨덴 그리독일영국스 이탈미국리아 이용가치 -직접이용가치 -간접이용가치 비이용가치 -유산가치 오스트리아 - 존재가치 주 : 적용, 어느정도적용, 제한적적용 자료 :OECD(1992),BenefitsEstimatesandEnvironmentalDecisionMaking 포르투갈 환경가치의비용편익분석을위한과제 가. 환경가치이론의적용확대 OECD,WorldBank,UNEP 등에서는환경가치추정을통해개발사업에대한환경정책의이념과목적에연계시키는의사결정수단으로활용하고있다. 미국, 영국, 일본등에서는공공사업투자효율화방안의일환으로주요국가기관별로환경의가치를경제성분석에포함시키는매뉴얼과지침을마련하고적용을확대해가고있다. 특히미국에서는엑슨발데즈 (ExxonValdez) 사건이후행정부 의회 법원이환경가치평가의 3대주체가되면서관련법규와지침을마련해적용을확대하고있다. 환경가치평가를비용편익분석에반영하게되면, 환경에미치는부의편익을감소시키기위한구체적이면서도가장효과적인설계변경및기술의필요성을부각시키게되어환경친화적인실질적인대안의선택을가능하게할것이다. 기존비용편익분석체계를환경을고려한비용편익분석체계로확장 개선할필요가있다. 기존의전통적인비용과편익항목에환경개선과환경훼손에따른비용과편익을포함하는확장비용편익분석 (ExtendedB/C Analysis) 체계로개선할필요가있다. 나. 비화폐적인환경정책편익의영향및반영방안 화폐가치로환산된편익과비용을비교하는것은본질적으로효율성을판단기준 -279-

324 으로하여환경정책을평가하는것이다. 그러나환경정책의영향과그비용에는화폐단위로환산할수없는것들도있으며, 정책선택시이들요소역시감안되어야할필요가있다. 이러한비화폐적영향을고려하지않을경우비용에비해편익이아무리큰환경정책이라하더라도현실적으로시행되지못할수가있다. 1 소득분배효과비화폐적편익으로가장먼저언급될수있는것은정책의형평성곧소득분배에미치는영향이다. 사실많은환경정책이소득분배에역진적이라는비판을받고있으며, 따라서검토되는환경정책이소득분배에어떤요인을미칠지는명시적으로고려되어야한다. 정책의소득분배효과는편익측면과비용측면모두에서고려되어야한다. 2 지속가능성비용-편익분석을통해환경정책을평가할경우순편익을극대화하는정책을선택하고자하는것이고, 따라서효율성을우선적으로고려하게된다. 그러나지속가능성은효율성과는별개의기준으로서효율성이충족된다고해서지속가능성이충족되는것은아니다. 지속가능성은생태계자체의지속가능성과경제적가치의지속가능성등여러가지방식으로정의될수가있다. 생태계자체의지속가능성에초점을맞출경우생태계자체가현재보다더훼손되지않아야만지속가능성이충족된다고본다. 따라서화폐적평가항목만을평가하였을때순편익이아무리큰정책이나개발사업이라하더라도이로인해생태계자체가현재보다훼손된다면지속가능성이위배되는것이다. 반면경제적가치의지속가능성에초점을맞출경우환경역시사람이만들어내는자본재와마찬가지로일종의자산, 즉자연자산이라평가한다. 따라서개발을하여화폐적가치가늘어났더라도이로인해훼손되는자연자산의가치가더클경우에는정책이나개발의순편익이 (-) 일수도있다고판단한다. 다만이경우자연자산의가치역시화폐적으로환산되어야만개발의화폐적가치와비교될수있다는한계가따른다

325 3 기타제도적요인 환경정책의평가에는정치적, 사회 문화적, 경제제도적여러특징들도반영되어 야한다. 이들요소역시정책선택에명시적인영향을미친다. 위에서언급된비화폐적편익이나비용은그자체가화폐단위로평가되지않기때문에추정된편익혹은비용과합쳐질수가없다. 그럼에도불구하고비화폐적인요소역시정책선택에영향을미치기때문에화폐적비용 / 편익과비화폐적비용 / 편익을포괄하는정책선택방식이필요하다. 한가지가능성은화폐적편익이나비용에대해서는정량적 (quantitative) 의미를그대로부여하되비화폐적편익과비용에대해서는정성적 (qualitative) 의미만을부여하는것이다. 따라서비화폐적요인은해당정책이도입될수있을지없을지를파악하는데에만사용되고, 화폐적편익과비용은비화폐적요인을감안했을때큰문제가없이도입될수가있는정책가운데우선순위를결정하는기준으로사용되는등, 정량적의미를그대로유지하게할수있다. 주25) 한편, 이들화폐적요인과비화폐적요인을하나의모형안에포함하여직접비교하여의사결정을할수도있는데, 이경우 Keeneyand Raifa(1976) 등이개발한다속성분석을사용할수가있다. 이방법은통상적으로는서로비교될수없는각특성에대해전문가나정책입안자, 혹은일반국민이부여하는가중치를사람들이의사결정을과학적으로한다는전제하에도출한다. 다양한특성이변함에따라발생하는만족도의정도를이들이점수화하여부여하게하고, 또한특성간의중요도를평가하여가중치를부여하도록유도한다. 그결과다양한정성적특성을결합하여의사결정자가부여하는정책의우선순위와효과를파악할수가있다. 다속성분석은권오상 (2001) 에의해실제로한국의자연생태계의관리정책에대해적용된바있다주26). 다. 경제적효과분석 환경규제정책및환경투자정책의비용과편익을규정하고이를정확히측정하 주 25) 한국개발연구원에서행하는예비타당성조사가이러한절차를밟고있다. 주 26) 권오상, 강대희, 이정임, 임동순 (2001), 음식물쓰레기비매립, 비소각처리방법별상대적 효율성분석 - 경제성과환경성의통합적평가 -, 자원환경경제연구 ( 환경경제연구 ), Vol.10, No.3, pp

326 여투자의효율성을높여야할뿐만아니라, 다양한측면의경제적영향을함께분 석하여형평성의증진을도모하는경제적효과분석 (EconomicImpactAnalysis) 을 수행할필요가있다. 6.2 유기성폐기물경제성평가관련기존연구사례분석음식물류폐기물등을포함한유기성폐기물의자원화 / 처리방법별비교평가를위해각국가별로다양한평가지표를개발하여활용하고있다. 자원화 / 처리방법별비교평가는기본적으로경제성평가를통해실시하고있으며, 각각의세부적인지표는다소상이하지만, 주로환경적인비용 (External Cost) 과직접적인비용 (FinancialCost) 을종합적으로고려하여평가하고있다. 환경적인비용에는각각의처리과정중발생하는대기오염물질이나수질오염물질에의한환경적인영향을비용으로평가하는방법을들수있다. 또한, 직접적인비용평가는주로처리단가를고려하는경우나, 처리방법별시설설치, 투자비및운영비용등으로종합적으로비교평가하기도한다. 그외에각각의자원화산물에대한경제적인이익부분을함께고려하는경우도있으며, 음식물류폐기물등유기성폐기물을혼합배출하는경우와비교해분리수거하는경우의경제성평가를동시에수행하기도한다. 여기서자원화산물의경제성평가부분은각국가별로그산물의유통및시장현황이상이하므로이를충분히고려하여야한다 환경부음식쓰레기감량 자원화기본계획국내의음식물류폐기물자원화사업의경제성분석을위해서는각각의자원화방법별환경적인비용과직접적인비용을종합적으로고려하기위한구체적인평가지표의개발이기본적으로필요하다할수있다. 여기에는자원화산물에대한국내의유통및시장현황을종합적으로검토하여야하며, 음식물류폐기물의분리수거에대한경제성부분이함께고려되어야한다주27) 년음식물류폐기물감량 자원화기본계획의주된목표중하나는음식물류 주 27) 환경부 (2002), 음식물류폐기물감량 자원화정책추진성과평가및장기개선방안에관한 연구, pp , ( 사 ) 한국폐기물학회 -282-

327 폐기물감량및재활용을통해, 환경적성과와경제적효율성을동시에제고할수있는방안마련이었다. 당시자원화제품의경제적가치는이러한경제적인면과환경적인비용을직 간접적인비용편익을고려하여경제성평가자료로서제시한바있다. 즉, 현재와마찬가지로음식물류폐기물자원화제품이경쟁제품인일반배합사료나화학비료를대체할수있는제품으로경제적인효과를보일것으로평가하였다. 또한, 환경적인측면에서는매립이나소각을대체하는재활용사업으로서, 주로간접적인비용절감효과가있는것으로평가한바있다. 따라서, 현시점에서음식물류폐기물자원화제품의생산량을기준으로자원화제품이국내산업과환경에미치는영향을종합적으로평가하는것은중요한의미를갖는다할수있다. < 표 6-3> 음식물류폐기물자원화사업의경제성평가결과 구분분석항목 2002 재활용량 ( 톤 / 일 ) 6,000 감량편익매립비용절감 ( 천원 / 년 ) = 52,006,578 자원화편익 직접편익 매립 재활용으로직접비용절감 ( 천원 / 년 ) 재활용품판매이익 ( 천원 / 년 ) 사료대체수익효과 ( 천원 / 년 ) 매립처리비용 : 톤당수거비 (53,700 원 / 톤 ) + 쓰레기반입료 (17,179 원 / 톤 )+ 매립지조성비 (20,574 원 / 톤 )= 91,453 원 / 톤 ( 시정개발연구원자료인용 ) 자원화비용 : 습식사료화비용 ( 수거비 40,000 원 / 톤 + 생산비 50,360 원 / 톤 ) 퇴비화비용 ( 수거비 40,000 원 / 톤 + 생산비 34,700 원 / 톤 ) 2002 년도 :(6,000 톤 / 일 91,453 원 / 톤-(4,600 톤 / 일 90,360 원 / 톤 +1,400 톤 / 일 74,700 원 / 톤 ) 365 일 = 10,395,930 천원 사료판매비용 :50,360 원 / 톤 ( 생산원가판매 ) 퇴비판매비용 :115,000 원 / 톤 ( 유기질비료판매가격 ) 0.3( 가치저하율 ) 0.24( 음식물류폐기물포함비율 )= 8,280 원 / 톤 ( 환경정책평가연구원자료인용 ) 2002 년도 :(4,600 톤 / 일 50,360 원 / 톤 + 1,400 톤 / 일 8,280 원 / 톤 ) 365= 88,785,520 천원 사료대체가치 ( 습식 ):( 배합사료가격 40 만원 / 톤 - 동일효과사료비생산비 138,504 원 / 톤 ) 2.75( 사료급이량비율 )= 95,089 원 / 톤 2002 년도 :4,600 톤 / 일 95,089 원 / 톤 365= 159,654,431 천원 / 년 간접편익 환경오염비용절감 ( 천원 / 년 ) ( 침출수처리비용절감 ) 2002 년도 : 침출수단위처리비용 (7,046 원 / m3 : 수도권매립지 ) 6,000 톤 / 일 0.85( 수분함량 ) 365= 13,116,129 천원 매립장조성비절감 2002 년도 :6,000 톤 / 일 ,235 원 / 톤 ( 시정개발연구원자료인용 ) = 50,884,650 천원 총편익 ( 천원 / 년 ) 322,836,660 톤당편익 ( 원 / 톤 ) 147,414 자료 : 환경부 (1998), 음식물류폐기물감량 자원화기본계획,p

328 당시실시한음식물류폐기물자원화사업의경제성분석을보면, 상기의사항이충분히고려되지못한부분을확인할수있다. 당시의분석에서는직접적인비용과간접적인비용으로구분하기는하였지만, 각각의자원화방법별환경적인비용은전혀고려하지못한것이사실이다. 반면, 매립대체에의한환경적인비용절감으로단순히침출수처리비용의감소만을고려한바있다. 당시에분석한경제성평가부분과산정방법을제시하면,< 표 6-3> 과같다 한국자원재생공사 ( 현한국환경자원공사 ) 음식물류폐기물자원화비용을방법별로시설의종류와크기그리고방법별로차이가있지만소각이나매립비용과비교해어느정도의경제성을갖는지알아보면다음과같다. 노원소각시설의톤당처리비용은 45,348 원 / 톤 ~ 41,309 원 / 톤수준이지만, 노원시설의용량이 800 톤 / 일기준인것에비하면시설규모를 31% 밖에가동하지못하고있는실정이다. 따라서이와같은실제처리량을기준으로단가를재산정하면 131,968 원 / 톤 ~ 120,215 원 / 톤이나된다. 목동소각시설의 1996 년도실처리량을기준으로한단가는 86,339 원 / 톤 ~ 75,711 원 / 톤이며, 운전용량 (360 톤 / 일 ) 을기준으로산정해보면 66,677 원 / 톤 ~ 58,470 원 / 톤이다 ( 김광임 최상기,1997). 음식물류폐기물처분을위해소각또는매립하는비용과자원화비용을비교하여경제성을검토하면 < 표 6-4> 와같다. 1안은소각비용을높게가정하는경우인데호기성퇴비화의순편익은소각비용에서자원화비용을뺀액수인 15 천원 / 톤이다. 퇴비, 건조발효, 습식사료중습식사료화의순편익이가장높다. 1안과는달리소각비용을 672 천원 / 톤으로낮게책정한 2안의경우호기성퇴비화의경우자원화비용이 58 천원 / 톤이며, 소각비용을제외하면순편익은 9천원 / 톤이다. 음식물류폐기물자원화의경제성검토결과호기성퇴비화의편익이사료화에비해서낮고사료화중에서도습식사료화가건조발효사료보다더높다

329 음식물류폐기물자원화의경제성을매립비용과비교하면회계학적으로는負 (-) 인것으로나타났다. 매립비용의비교기준이대전시소각장의단가 ( 97 년도 ) 로서다른지역의매립비용보다높지만, 자원화비용단가도높은단가를기준으로하여비교하였다. 앞으로음식물류폐기물의매립이법적으로금지되기때문에매립비용은크게상승하게되며, 이와같은여건에서는음식물류폐기물자원화의경제성을소각비용과비교해야한다. 소각비용과단순비교해도음식물류폐기물자원화가경제성이있음을알수있다. < 표 6-4> 음식물류폐기물자원화의경제성 ( 단위 : 원 / 톤 ) 구분 호기성퇴비화 건조발효사료 습식사료화 소각비용과자원화비용비교 1안 ( 높은소각비용 ) 소각비용 (A) 73천원 73천원 73천원 자원화비용 (B) 58천원 / 톤 56천원 / 톤 37천원 / 톤 순편익 (C1=A-B) 15천원 / 톤 17천원 / 톤 36천원 / 톤 소각비용과자원화비용비교 2안 ( 낮은소각비용 ) 소각비용 (a) 67천원 / 톤 67천원 / 톤 67천원 / 톤 자원화비용 (b) 58천원 / 톤 56천원 / 톤 37천원 / 톤 순편익 (c1=a-b) 9천원 / 톤 11천원 / 톤 30천원 / 톤 매립비용과자원화비용비교 매립비용 (α) 23천원 / 톤 23천원 / 톤 23천원 / 톤 자원화비용 (β) 58천원 / 톤 56천원 / 톤 37천원 / 톤 순편익 (γ1=α-β) -35천원 / 톤 -33천원 / 톤 -14천원 / 톤 주 : 1) 소각비용 (A) 는한국자원재생공사, 재활용품목별기술성 경제성평가연구, '97 자료 인용 2) 소각비용 (a) 는김광임 최상기, 음식쓰레기처리방법별기술및비용편익분석연구, '97에서인용 3) 호기성퇴비화비용은앞장에서계산된비용중시설용량기준가장높은단가를이용함 -285-

330 6.2.3EU BMW 관리방법별경제성분석주 28) 가. 배경이연구의주요목적은도시고형폐기물중생분해성폐기물 (Biodegradable MunicipalWaste;BMW) 의관리방법별사적, 사회적복지비용및편익을고려한경제성평가를수행하는것이다. 도시고형폐기물중 BMW 의처리방법 ( 혐기성소화, 퇴비화, 매립, 소각등 ) 가운데분리수집및퇴비화 / 혐기성소화에초점을두고있다. 이연구는 EU 회원국과체코슬로바키아, 폴란드, 헝가리, 에스토니아, 슬로베니아, 키프로스와같은 1차가맹국에중점을두고있다 ( 그림 6-3). 1 단계 : 외부비용편익분석 2 단계 : 사적비용분석 퇴비화혐기성소화매립소각 퇴비화혐기성소화매립소각 3 단계 : 처리방법간비교를위한톤당총비용편익분석 4 단계 : 배출원분류 매립 vs 퇴비화 Class 1: 높은분리배출 매립 vs 혐기성소화 Class 2: 중간분리배출 소각 vs 퇴비화 소각 vs 혐기성소화 Class 3: 낮은분리배출 5 단계 : 정책변화 ( 성장률변동 ) 유무에따른폐기물발생량계산 6 단계 : 성장률변동시나리오하의정책변화의비용편익계산을위한 3 단계와 5 단계의조합 < 그림 6-3> 경제성평가흐름도 주 28) the Directorate-General Environment of the European Commission(2002), Economic Analysis of Options for Managing Biodegradable Municipal Waste

331 나. 처리방법간전환의사적, 외부적비용 / 편익 (1) 주요내용환경면에서매립또는소각으로부터퇴비화또는혐기성소화로전환하는것이선호되고있다. 매립또는소각으로부터퇴비화로전환하는편익이과소평가되어있기는하지만, 혐기성소화로전환하는것이퇴비화로전환하는것보다환경편익이크기때문이다. 그러나, 혐기성소화로전환하는사적비용이더크기때문에, 비용편익측면에서퇴비화가더선호되고있다. (2) 결과매립에서퇴비화로전환하는외부편익은톤당 1~ 4 로일반적으로매우작고, 소각에서퇴비화로전환하는편익은톤당 12~ 25 로더크다. 혐기성소화는퇴비화대신에분리수거된폐기물을처리하는데이용되며, 매립또는소각으로부터의전환하는외부편익은큰편이나, 매립에서혐기성소화로전환할때톤당 2~ 5, 소각에서혐기성소화로전환할때톤당 13~ 29 로퇴비화로전환할때와비교하여그차이는그리크지않다. 매립에서전환하는외부편익은비용변화의비율처럼 ( 국가에따라 ) 아주다양하다. 이는매립에대한부담금이국가에따라현저하게다른데기인한다. 매립규정을준수하기위한비용이매립지부담금이증가하여반입료 (gatefees) 가상승할것으로기대된다. 이것은매립비용을증가시켜퇴비화나혐기성소화로전환하는비용을줄일것이다. 몇몇국가에서소각비용이매립지반입비용만큼낮은곳이있기는하지만매립에서퇴비화 혐기성소화로전환하는외부비용보다소각에서전환하는외부비용이더크다. (3) 가정조건유기성폐기물처리방법별경제성평가수행을위한주요가정조건은다음과같다. 할인율을 1%,3%,5% 로가정하고,3% 일때를중앙값으로본다. 분석에사용된사적비용은 현재의 반입료로본다

332 기존의전과정평가연구에서는생물기원폐기물처리로부터배출되는이산화탄소는무시하는것으로가정하지만, 처리방법별비교를위해서는생물기원의온실가스배출목록의비교분석이경제성측면에서보아중요하기때문에처리공정에서배출되는이산화탄소량을계산하였다. 수집빈도, 차량, 거리,( 운전 ) 모드가지역상황에따라수송의외부비용이달라진다는가정하에회원국의연료에매겨진세금에관련된수송의외부비용의중요성을평가하였다. 이것은 EU 국가들사이의수송의외부비용이커져수송의사적비용이증가한다. 그리하여폐기물수송의외부비용평가는전체분석에서이중계산될수있다. (4) 민감도생물기원에너지원으로부터의이산화탄소배출량을포함하여계산하였다. 할인율은온실가스배출의시간적측면과온실가스에대한분석에적용된단위손해비용둘다의변화에영향을받는다. 할인율이낮을수록모든시나리오에서지구온난화외부성이더높아진다. 사용된사적비용은반입료와같다. 이들은국가내, 국가간에따라크게변동한다. 지역의시장상황뿐만아니라내재비용 (underlying costs), 규모, 기술의선택, 세금등에영향을받는다. 반입료는매립규정의부과때문에장래에는현재처럼낮은수준으로유지되지않고많은국가에서올라갈것이다. 혐기성소화와같은몇몇기술은공정제어가향상됨에따라비용이떨어질것이다. 분리수거에관해서는표준 쓰레기수집 비용에추가비용 (incrementalcost) 을더하여처리할수있는것으로가정하였다. 실무적측면에서보아, 주방쓰레기만분리하거나또는주방쓰레기와정원폐기물을같이분리하거나이추가비용은그다지크지않다. (5) 누락 ( 생략,Omissions) 과불확실성 처리방법별, 특히혐기성소화에대한배출데이터는잘구축되어있지않다. 외부비용및편익의정량화는불완전하다. 모든처리방식에대해전체범위의외 -288-

333 부비용은포착되어있지않다. 이것은 a) 경제적접근방법이개발중이거나, 또는 b) 외부비용을추정하는데필요한과학적접근이불확실하기때문이다. 긍정적인측면에서는, 에너지회수기술의편익이잘포착되어있다. 다른한편퇴비이용의편익은아직완전히파악되지않았다. 혐기성소화및퇴비에대한편익측면은에너지회수처리로부터의편익에서유도된특성만큼잘밝혀지지않았다. 불쾌도추정또한잘구축되어있지않다. 이부문에서대부분의연구는기타처리방식보다는매립에집중되어있다. BMW 를다루는수단으로서기계적 생물학적처리의중요성이커지고있다. 그러나, 기계적 생물학적전처리 (Mechanical-Biological Waste Pretreatment Plant: MBP) 의역할은이연구에서평가되지않았다. 다. 분리수거위탁에따른사적및외부편익주29) EU 및가맹국국가간의배출원분리정책의의미를파악하기위해서는회원국이분리수집에대한어떤위임요구사항 (mandatoryrequirement) 없이매립지규정을수행하는방식에대한많은가정을세울필요가있다. 몇몇국가에서는분리수거가이미몇몇회원국가의정책으로위임되어있기때문에분리수거의영향이아주작다. 이것은정원폐기물이주대상인오스트리아, 벨기에의플레미시 (Flemish) 지역, 룩셈부르크, 네덜란드등지에서널리알려진사실이다. 이것은장래에는몇몇다른국가들 ( 예를들면핀란드 ) 또한마찬가지일것이다. 매립규정을준수하기위해배출원분리가어떤영향을미칠것인지가특정국가의관심대상이다. 따라서,EU 차원에서장래분리수거정책을실시하기가쉽지않을것같은국가에미치는정책의영향을반영해야할것이다. (1) 주요결과 사적비용이높은시나리오에서비용은편익을초과한다. 도시고형폐기물이증가하는비율로분리수거를하는외부편익 ( 잠재적으로, 순 주 29)Private and ExternalBenefitsofMandating Separate Colection Relative to the Projected Implementation ofthelandfildirective -289-

334 편익 ) 이증가하나, 어떤배출원분리가시민들이폐기물문제에민감하게느끼게하는지, 폐기물수집에대한 배출자지불 (pay-as-you-throw) 시스템 ( 비록몇몇국가에서현재법적으로금지되어있기는하지만 ) 의더긍정적인적용을가능하게하는역할에대해심사숙고할필요가있다. (2) 가정조건주요가정조건은다음과같다. 분리수거및퇴비화비용은 35/tonne~ 75/tonne 범위이다. 분리수거및혐기성소화비용은 80/tonne~ 125/tonne 범위이다. 매립비용은 55/tonne 이고, 소각비용은 90/tonne 이다. 매립은매립지 (site) 가만족해야하는매립규정요구사항에서추정된매립비용을대표하고, 소각에대한추정비용은플랜트 ( 소각시설 ) 가만족해야하는소각규정에대한비용을대표한다. 매립과소각으로부터의전환은퇴비화가 95%, 혐기성소화가 5% 이다 ( 이분석에서낮은비용으로계산되나, 시나리오상더낮은외부편익이있다 ). (3) 민감도순비용및편익의분석은폐기물처리방법별사적비용에매우민감하다. 퇴비화와혐기성소화의비용에대해서는분리수거비용을포함하였다. 매립및소각에대해유럽국가간단일가격이사용되었다. 퇴비화에대해서는경험상비용이떨어지는경향이나타났다. 미생물공정에대한제어가향상되었기때문에혐기성소화에서도퇴비화와같은경향이나타났다. 폐기물 ( 처리 ) 의매립으로부터퇴비화, 혐기성소화로의전환에대한전략의맥락에서주요변수는소각비용이기쉽다. 소각비용은시설용량, 에너지회수, 포장재회수, 배출허용기준, 비산재및대기오염제어잔재물의처리, 소각세등정책및규정에있어서의차이를나타내기때문에국가별로크게다르다. (4) 불확실성 비용에대한민감도에서,10 년간의사적비용수준이알려지지않았다는것을설 -290-

335 명하는것이중요하다. 사실, 외부비용이불확실성에따른다는것을자주설명하기는했지만, 사적비용도잘알려지지않았다. 더욱이, 사적비용은공정기술및규모의선택에따라크게달라진다. 회원국이매립규정을수행하는경로는잘알려져있지않다. 매립규정을수행하는경로의변동은다른처리방법으로부터전환된양의변화를의미하고, 그래서여기서계산된순편익의크기에영향을미친다. 외부비용분석의측면에서위에개략적으로설명된가정과불확실성은분명히이러한결과에영향을미친다. 어느정도이러한것들이부분적으로알려져있고, 순외부및사적비용 / 편익의분석은의미상사람들이생각하는것이상으로사적비용에의해더많은영향을받는다. 라. 결론분리배출된유기성폐기물에대한수집시스템이최적비용으로수행되는곳에서는배출원분리정책이정당할것같다. 퇴비화비용자체가합리적인수준으로유지될때, 순사적비용의증가가적거나,(-) 일때 ( 이미여러국가에서그런사례가있다 ) 분리배출정책은더욱타당하다. 퇴비화및혐기성소화비용이떨어지는경향을보이는반면매립및소각의비용이 ( 오염물질등의제어때문에 ) 증가하는경향을보이는곳에서는더욱그가치가있다. 배출원분리로의전환의사적비용이 (-) 라면, 이것은어쨌든일어날수밖에없는변화일것이다. 소각에대한보조금을줄이려는, 매립규정의정신및뜻이정확히적용되는정책의사례라고해도관계없다. 유기성폐기물의분리수거는폐기물관리방법별관련비용의결과로서자연적인흐름일것이다. 처리방법별관련비용이배출원분리정책을선호하는가 ( 예를들면, 재생에너지원으로서폐기물로부터에너지의개발을지지하는회원국의주도권때문에 ) 하는것을확인하는것이어려울수록, 배출원분리배출정책에대한요구사항을수행하는것에대한논쟁이더욱격렬해진다. 배출원분리배출정책이폐기물관리결정을왜곡할잠재성을가진다. 그러므로, 배출원분리배출을요구하는정책은매립규정이완전히수행되는세 -291-

336 계, 유기성폐기물처리의순비용을왜곡하는보조금이 ( 순비용보다 ) 덜우세한세계에는필요하지않을수있다. 그러나그런제안된정책의외부비용이 ( 부분적으로배출원분리수준이이미달성되었거나, 또한그런전환으로의외부비용이더낮기때문에 ) 더적게나타날수도있고, 편익이다른처리방식의비용과관련하여낮거나 (-) 비용으로포착될수있다. 퇴비와토양사이의복잡한상호작용에대한이해가증가함에따라퇴비를토양에살포하는외부비용이더커질수있다. 이러한연구형태의주요결론중의하나는많은가정, 민감도및누락 / 불확실성이정책을수립하는데대한기초로서결과물의사용을어렵게한다는것이다. 이러한형태의분석의제한에도불구하고,BMW 의배출원분리정책이 EU 에부과된다면몇몇국가에서는시행에어려움을겪을수있다. 반대로, 폐기물관리면에서상대적으로앞서간다고여겨지는몇몇국가에서는이미이것을그들전략의통합부분으로만들었다. 배출원분리정책을선호하는다른인자에는다음과같은것들이있다.1 분리수거는폐기물발생에영향을미칠수있는여러정책을수행할가능성을증가시켜, 시민들로하여금쓰레기문제를환경문제로서느끼도록작용한다는사실이다.2 매립지및소각로와같은처리방식은상대적으로인기가낮다.3 퇴비이용 ( 및생산 ) 을장려할수있도록농업-환경 / 농촌개발정책과잠재적으로연계할수있다. 이상의연구결과에비추어보아다음과같은연구를수행할필요가있다. 첫째,EU 의폐기물관리방식별비용에미치는영향인자들을이해하려는체계적인시도가긴급히필요하다. 예를들면, 외부비용평가가혐기성소화가환경측면에서우위옵션이라고제안되는한편, 사적비용이더높기때문에추가적인외부편익을정당화하지않을수도있다는가정이있다. 그러나, 혐기성소화비용이여기에서가정한것보다더낮다면, 이러한결론을바꿀수있을것이다. 그런연구는유럽에서폐기물관리방법별관련비용에현재영향을미치는경제및규제기구에관심이모아지고있다. 매립규정에따르면, 이것은재정규정의정확성, 폐기물생산자 ( 배출자 ) 에게부과되는전체비용을확인하는것을통한메커니즘의평가, 매립된폐기물의전처리필요성의적용재검토등몇가지를검토할필요가있다. 이것은매립 -292-

337 비용에영향을미칠것이다. 게다가, 소각재의매립에영향을미치는병합처분방식이소각비용에영향을미칠것이다. 소각규정,IPCC 규정, 매립및소각에대한회원국의특별세, 폐기물로부터에너지생산을지지하는정책등에대해더조사할필요가있다. 특정조치의유무는여기서수행된외부비용및편익이실제로비용및편익 ( 이러한것들이이미사적비용에내부화되었기때문에 ) 의이중계산과관계가있는지정도에대한의문을일으킨다. 둘째, 비록이연구가포괄적인방식으로퇴비의이용에관련된외부편익을정량화하는첫시도가됨에도불구하고, 이러한추정은큰불확실성을낳는다. 예를들면,1 탄소의배출량을파악할수있도록퇴비살포영향, 토양내의유기물질의조성에대해더조사한다. 전통적인전과정접근방식에서는모든생물기원탄소배출을무시하기때문에위와같은조사 분석은가능하지않다.2 퇴비사용이농업및기타경작형태에있어서살충제이용의필요성을줄이는지에대해서더조사한다.3 분뇨및합성질소비료의이용과관련된질소산화물을차감하기위해적용된영양물질의영향을더분명히이해한다.4 퇴비를더많이사용할수록물의침투능과저류기능이커지기때문에홍수의감소와관련된외부편익을정량화할필요가있다. 셋째, 외부비용분석은모든영향을포함하지않는다. 주로빠진것은다음과같다.1 모든처리방식에대해, 불쾌도는시설과관련이있다. 불쾌도분석은주의깊게수행되어야하지만불쾌도의평가는직관적으로알기어렵다. 헤도닉가격접근법이가상가치평가법 (contingentvaluationmethods;cvm) 보다잠재적으로훨씬낮은값을나타낸다.2 모든처리방식에대해, 운전자건강에미치는영향이있다.3 퇴비에대해, 위에설명한긍정적인측면뿐만아니라, 부정적인측면, 주변지역에바이오에어로졸의건강영향,( 대체토양개량제와관련된 ) 토양에중금속살포영향, 퇴비에있어서유기오염물질로부터의영향등이있고,4 소각에대해, 모든대기오염물질의영향, 비염소계 ( 예를들면, 브롬계 ) 다이옥신및관련화합물문제는언급할필요가있다. 또한, 재잔재물에대한여러처리경로 ( 건설자재로서잔재물의사용을포함하여 ) 의영향은주의를필요로한다.5 매립에대해, 침출수와전범위의가스상배출물질에관련된외부비용이빠져있다

338 6.3 경제성평가구성항목선정기존의처리시설건설은공공시설의경우일부환경질조사, 환경영향조사등을거친후건설되었으나대부분의민간시설은민원요인이적은곳에환경성평가나경제성평가를수행하지않고건설되었다. 그러나, 음식물류폐기물처리시설의경우처럼처리시설세부검사방법이고시되고, 또한대규모화되고발생지처리원칙이강조됨에따라도심내에건설될가능성이높아져환경성평가와더불어처리시설의환경적영향을고려하고이를포함하는다면적, 종합적평가즉환경을고려한비용편익분석 (environmentaly adjusted cost-benefitanalysis 또는 extended cost-benefitanalysis) 을수행할필요성이점점커지고있다. 본연구에서는고형폐기물중에서도음식물류폐기물과하수슬러지의두종류의유기성폐기물의처리시설건설및운영과관련된경제성평가를수행하고자한다. 배출 ( 발생 ), 수집운반 ( 적환, 수송포함 ), 처리공정 ( 사료화, 퇴비화등 ), 잔재물처리 ( 소각, 매립, 재활용등 ), 생산물 ( 사료, 퇴비등 ) 유통까지에이르는단계들에대한경제성평가를수행하였다. 일반적인구성항목은투자비용 ( 조사비, 설계비, 공사비, 보상비, 부대비, 운영설비비, 제세공과금, 영업준비금 ) 과운영비용 ( 인건비, 복리후생비, 보험료, 차량유지비, 시설유지비, 이물질처리비, 폐수처리비등 ), 폐기처분비및재활용된제품의경제적가치등다양한비용인자를포함한다 ( 표 6-5)

339 < 표 6-5> 경제성분석 (B/C) 사업비의구성및세부내역 항목 세부내역 조사비설계비공사비보상비부대비운영설비비제세공과금영업준비금 측량비, 기타조사비토목, 건축, 전기, 기계, 통신설비설계비용재료비, 노무비, 경비, 간접비, 일반관리비, 이윤토지매입비, 이주대책비, 영업권 어업권등감리비, 보험료, 금융비용등장비, 설비및기자재비용취득세, 등록세, 부가가치세등창업비, 개업비등 앞의연구사례에서살펴본바와같이환경 ( 오염 ) 영향을비용으로환산할수있는항목도있다 ( 표 6-6). 한국개발연구원은공공투자사업의예비타당성조사시도로, 댐등의개발사업의경제적편익측면뿐만아니라공공투자사업이유발시키는대기오염및소음피해, 산림및녹지훼손, 수질오염등주요환경적인영향이고려되어야한다고언급하고있다. 한국개발연구원의연구에서는 대기오염 및 소음피해, 산림및녹지훼손 등세가지요인에대해 유지비용법 으로환경비용을추산하는방법을제시하고있으나이러한유지비용추정법은실제적인환경비용을과소추정하게되어올바른경제성평가가이루어지지않을위험이있다주30). 유기성폐기물자원화사업시행으로인한긍정적인영향은자원화를통한부가가치의창출, 매립지의운영기간연장등의편익으로나타날수있다. 이러한편익은직접편익과간접편익으로구분할수있다. 직접편익은시설을이용하는주체들이사업시행과관련하여직접적으로얻게되는편익으로서재활용품판매이익, 에너지절약등을들수있다. 간접편익으로는사업시행으로인한비이용자들이얻게되는파급효과로서불법투기로인한국토의오염방지등을들수있다. 주 30) 김선희외 7 인 (2004), 전게서, p

340 < 표 6-6> 추정대상환경오염비용의종류 환경오염의종류 생산피해비용 직접피해비용 환경오염비용 간접피해비용 대기오염 수질오염 농작물수확량감소 제조업의처리시설설치비증가 농작물수확량감소 제조업의처리시설설치비증가 건강피해비용 : 호흡기질환, 순환계질환, 각종피부질환, 암의치료에따른경제적인손실 정수기나식수구입비증가 : 식 수이용가치 상실로 인한 비용 증가 여가활동피해비용 : 수영, 어로, 낚시, 래프팅, 보트타기등여가활동이용가치상실 지구적피해비용 : 대류권오염, 기후변화, 산성비, 성층권오존층파괴로인한생태계의파괴에의한경제적손실 조류나어류의서식지파괴로인한생물다양성손실로인한사회적비용, 생태계관리비용 증가 건강피해비용 : 관절과뼈의약화, 시력장애, 언어장애, 손발마비현상, 암의치료에따른경제적인손실 소음및악취 토양오염 농작물수확량감소 축산농가의가축피해 제조업의처리시설설치비증가 농작물수확량감소 정신적피해비용 : 만성적불면증, 정신적스트레스등에의한치료비용증가 신체적피해비용 : 난청, 만성피로등에의한치료비용증가 물질적피해비용 : 부동산가치하락등 사회적피해비용 : 토양의간접사용가치나존재가치상실로인한사회적비용, 토양복원비용증가 사업시행으로인해긍정적영향도있는반면에대기오염, 악취, 폐수, 소음 진동등의부정적효과도발생하게된다. 유기성폐기물자원화사업시행으로인한긍정적, 부정적영향들을정리하면 < 표 6-7> 과같다. 환경오염비용산정에대한논의는아직도진행중이므로, 본연구에서는간접또는비계량비용부분은제외하고직접비용만을운영비용에산정하여계산하는것으로하였다. 또한, 모든처리방법은 폐기물처리 라는편익이동일한것으로보고, -296-

341 일부회수된에너지재이용에따른오염저감및에너지원사용저감편익은실제 에너지사용량에이미포함된것으로판단하여제외하는것으로하였다. < 표 6-7> 음식물류폐기물의자원화에따른환경영향 구분환경영향 긍정적영향 ( 환경대책비용회피 ) 부정적영향 ( 환경대책비용증가 ) 직접간접비계량직접간접비계량 음식물류폐기물의자원화 ( 재활용 ) 를통한부가가치의창출 - 재활용품판매이익 - 에너지회수 ( 절약 ) - 비료제조회피 - 사료제조회피 매립지의운영기간연장 - 매립장조성비절감 토지이용의합리화 지역발전에기여 불법투기로인한국토의오염방지 법규제준수를위한시설투자비의회피 음식물류폐기물의안정적처리로지역주민에게쾌적한생활환경제공 위생적인음식물류폐기물처리로지역주민의보건위생향상 유기성폐기물수집, 수송, 처리비용 악취, 폐수등 2 차환경오염방지비용 - 악취방지시설설치비용 - 폐수처리비용 - 협잡물처리비용 소음및진동대책비용 분리배출비용 ( 사회적노력 ) 처리시설주변지역의주택가격하락 처리공정에서나오는폐수 ( 탈리액 ) 의배출에따른부영양화, 해양오염유발 불쾌도 수거비용가. 원가산정기준원가구성요소는 국가를당사자로하는계약에관한법률 시행령제9조제1항제2 호및재경부회계예규 ( ) 원가계산에의한예정가격작성준칙 에준하여 < 표 6-8> 과같이노무비, 경비, 일반관리비로구분한다. 음식물류폐기물수거활동과정에서나타나는원가요소로는재료비는발생하지않고인건비와경비만발생하고추가로일반관리비와이윤을포함한다

342 < 표 6-8> 수거원가분석을위한원가구성요소 원가항목 구성내역 노무비 직접노무비환경미화원, 운전원간접노무비작업반장, 정비원 복리후생비 건강진단비, 피복비, 급식비, 국민연금, 의료보험, 산재보험, 고용보험 감가상각비 차량감가상각비 차량유지비 차량유류비, 차량수선비 경비 차량보험료 차량관련보험료 제세공과금 자동차세, 면허세, 자동차환경개선부담금, 정기검사료 임차료 차고지임차료 기타경비 통신비, 프로그램유지보수비 일반관리비 노무비및경비합계액의 5% 음식물류폐기물수거원가는다양한여건과상황에따라그값이상당히달라질수있다. 특히, 도로여건, 배출원밀도와배출지점, 지역여건, 수거현장까지의거리, 배출량, 배출방식등은수거원가에큰영향을미친다. 현재음식물류폐기물수거활동에는사전수거를위한사전수거원, 수거차량운전원, 수거원, 음식물류폐기물수거차량등이투입된다. 따라서음식물류폐기물수거원가는운전원, 수거원과사전수거원의인건비, 복리후생비등의인원관련비용과경비로차량의감가상각비, 차량운행과관련한차량유지비, 보험료, 제세공과금그리고일반관리비, 이윤등으로구성된다. 원가의구성요소중인건비는운전원, 수거원, 사전수거원으로구분하여음식물류폐기물의수거에직접적으로참여한노동력의대가로제공되는기본급, 제수당, 상여금, 퇴직급여충당금을공무원근무시간인일일 8시간, 월 25 일근무를기준으로산정하였다. 경비는인력에대한경비와장비에대한경비로구분하여인력에대한경비는복리후생비로국민연금, 건강보험, 산재보험, 고용보험, 임금채권보장기금등이포함된다. 장비에대한경비는음식물류폐기물의수거차량의감가상각비, 차량유류비와차량수선비를포함한차량유지비, 차량보험료, 자동차환경개선부담금, 정기검사료등의제세공과금, 소모품비등이며처리경비로오수처리비용, 수송비용등이포함된다

343 나. 원가산정기초자료 (1) 소요장비및소요인력지역유형별 1일수거량은차량별수거량으로부터산정한다. 먼저수거하고자하는대상지역을정하고, 단독주택, 아파트등공동주택, 음식업소에서배출되는음식물류폐기물량을산정한다. 음식물류폐기물량이산정되면 1일수거량으로나누어장비의소요량을산정한다. 인력소요량은차량당운전원 1인을기준으로미화원 2인이기본이며, 주택지역의경우사전수거의필요에따라미화원 1인이추가된다 (< 표 6-9>). < 표 6-9> 지역유형별소요장비및소요인력 주택지역 구분 소요장비 손수레 :1 대 2.5 톤수집차량 :1 대 소요인력 환경미화원사전 :1 인 2 인 운전원 아파트지역 5 톤수집차량 :1 대 2 1 음식업소밀집지역 5 톤수집차량 :1 대 2 1 자료 : 서울특별시 (2001), 서울시생활폐기물청소원가분석연구 일부수정서울특별시은평구 (2004), 음식물류폐기물처리방안연구 1 1일수거량 ( 톤 ) 7.8 ( 일 4회 ) 9.5 ( 일 2회 ) 9.5 ( 일 2회 ) (2) 노무비및복리후생비수거원과운전원의인건비는 2004 년지방자치단체환경미화원인부임예산편성기준 에의하여연간지급금액을산출하였으며기말수당, 정근수당, 체력단련비, 시간외근무수당, 야간근무수당등은본연구의인건비산정에서제외하였다. 다만, 운전원의운전기술을인정하여운전원인건비는환경미화원의인건비보다조금높게산정하였다. 운전원과환경미화원의임금비율에대한기준은환경미화원인부임예산편성기준에제시되어있지않으므로본연구에서는미화원기본급에 2004 년도상반기적용시중노임단가의작업반장임금, 운전원임금의평균임금과보통인부임금의비율인 1.48 을가산하여산출하였다. 복리후생비는작업에종사하는노무자의작업조건유지에직접관련되는비용으 -299-

344 로법령이나계약조건에의하여의무적으로가입이필요한국민연금, 건강보험, 산 재보험, 고용보험, 임금채권보장기금의사용자부담분으로구성된다 ( 표 6-10). < 표 6-10> 노무비및복리후생비 (2004 년기준, 원 / 년 ) 구분 사전수거원 / 수거원 운전원 인건비 19,364,028 24,037,848 복리후생비 1,777,477 2,206,557 자료 : 서울특별시은평구 (2004), 음식물류폐기물처리방안연구 (3) 감가상각비 수거차량만을감가상각대상으로본다. 감가상각비는취득가액에서잔존가액을 뺀값을내용연수로나누어서구한다. < 표 6-11> 수거차량의감가상각비산정기준과 1대당감가상각비 구분 2.5 톤차량 5톤차량 차량구입가 49,790,000 원 62,790,000 원 취득세및면허세 취득가액 4% 취득가액 4% 1대당취득가액 51,781,600 원 65,301,600 원 내용연수 6년 6년 연감가상각비 8,630,267 원 / 년 대 10,883,600 원 / 년 대 자료 : 서울특별시 (2001), 서울시생활폐기물청소원가분석연구 p81 참고, 차량구입가조정 (4) 차량유지비차량유류비는건설공사표준품셈 (2004) 의 4.5 톤,2.5 톤덤프트럭의기준을적용하여시간당유류소모량 (l/ 시간 ) 을구하고 1일 7시간, 연간 305 일을운행한다고가정하였을때연간소비량을계산하였고이렇게계산된연간소비량에경유가격 ( 한국물가정보,2004) 을적용하여연간유류비를산정하였다. 잡품비는건설공사표준품셈 (2004) 의 4.5 톤,2.5 톤덤프트럭의기준을적용하여유류비의 44% 로계산하였다

345 < 표 6-12> 수거차량의주연료비및잡품비 구분 5 톤수거차량 2.5 톤수거차량비고 시간당유류 ( 경유 ) 소모량 (l/ 시간 대 ) 주연료비 ( 원 / 년 대 ) 12,623,149 7,159, 덤프트럭기준 시간당유류소모량 (l/ 시간 ) 7 시간 305 일 / 년 원 /l 잡품비 ( 원 / 년 대 ) 5,554,186 3,150,135 주연료비 0.44 자료 :( 사 ) 한국물가정보 (2004), 건설공사표준품셈 (5) 차량관련보험료차량보험료는차량의상태, 보험의한도, 보험회사등에따라보험료가상이하여정확한보험료의산정이어렵다. 표본조사된지역에서평균적으로차량 1대당 1,912,842 원이지출되는것으로계산되어이를적용하였다. (6) 차량관련제세공과금 제세공과금은차량세등의세금및공공단체에납부하는공과금으로등록세, 자 동차세, 면허세, 자동차환경개선부담금, 정기검사료등이포함된다. < 표 6-13> 차량관련제세공과금 ( 원 / 년 대 ) 구분 5톤 2.5 톤 산출기준 자동차세 22,500 13,500 영업용차량 면허세 45,000 45, cc 이상 환경개선부담금 145,168 68,375 환경개선비용부담법시행령 정기검사료 23,000 20,000 중형 (5 톤 ), 소형 (2.5 톤 ) 특수자동차량 합계 235, ,875 자료 :( 사 ) 한국물가정보 (2004). 법인세법, 물품관리법시행규칙 (7) 적환비용 음식물류폐기물의수거차량이적환장에들어와적재함에투하가능한지점으로 -301-

346 이동한후쓰레기를투하하면, 굴삭기를이용하여음식물류폐기물전용봉투가적재함에골고루적재되도록골라주고, 적재함이차면다른적재함으로교체한다. 적재함교체작업에필요한인원을굴삭기작업과구분하여따로산정하는것은작업시간및작업량을고려하였을때부적절하다고판단되어, 굴삭기운전사가적재함교체작업을함께수행하는것으로가정하였다. 이에굴삭기를이용한고르기평균작업시간인 20 분 / 회에전후 5분의적재함교체및적재함개폐작업시간을포함하여총 30 분 (0.5 시간 / 회 ) 으로산정하였다. 음식물류폐기물의굴삭기를이용한고르기작업은생활폐기물작업을수행하고있는운전사및장비를이용하는것으로가정하고작업시간에따른운전사인건비와굴삭기유류비만을계상하였다. 굴삭기운전사는시중노임단가의운전사 ( 기계 ) 의임금을적용하여 1일 8시간근로기준으로 61,525 원 / 일을적용하여계산하였고유류비는건설공사표준품셈 (2004) 의크레인탑재트럭의시간당유류사용량 (3.6l/ 시간 ) 을적용하여계산하였다. < 표 6-14> 음식물류폐기물적환비용 구분주택지역 아파트 / 음식업소 인건비 899,803 1,095,914 주유비 371, ,702 산정기준 ( 단위 : 원 / 년 ) 61,525 원 / 일 8 시간 / 일 0.5 시간 / 회 연간작업횟수 ( 주택 234, 아파트 285 회 ) 3.6l/ 시간 0.5 시간 / 회 연간작업횟수 원 /l 계 1,271,495 1,548,616 연간작업횟수 =1 일수거량 ( 톤 / 일 ) 작업일수 ( 일 ) 11 톤 1.1(10% 여유율 ) 자료 :( 사 ) 한국물가정보 (2004), 시중노임단가 다. 지역유형별수거원가지역유형별소요장비및소요인력과 1일수거량을기준으로월 25 일, 연 300 일근무하는것으로가정하여계산하였다. 적환비용을포함한지역유형별수거원가는 < 표 6-15> 와같다

347 < 표 6-15> 지역유형별수거원가 ( 단위 : 원 / 톤 ) 구 분 주택지역 아파트지역 / 음식업소밀집지역 노무비 35,098 22,023 경 비 12,327 13,187 복리후생비 3,222 2,022 감가상각비 3,688 3,819 차량유지비 4,406 6,378 차량보험료 제세공과금 지급임차료 적환비용 일반관리비 2,398 1,794 이윤 5,037 3,767 계 55,403 41,432 상기지역유형별수거원가는 < 표 6-9> 의조건 ( 소요장비및인력 ) 을기준으로산정한것임. 따라서, 동조건이변경되는경우의수거원가는재산정을하여야함 운반 ( 수송 ) 비용 수거된음식물류폐기물은적환장에서 11 톤적재함에모아진후처리시설로수송된다. 수송에소요되는인원및차량은생활폐기물의수송과공유되는부분이므로본연구에서는음식물류폐기물의수송에소요되는부분만을고려하여인건비, 주유비와감가상각비만을고려하여산정하였다. 인건비는 2004 년상반기시중노임단가의공사부분운전원임금인 63,443 원을기준으로하여시간당인건비를구하였고,1 회소요시간은 4시간 (40 km /hr) 으로가정하였다. 주유비는 2004 년건설공사표준품셈의 10.5 톤트럭의시간당유류소모량을적용하여계산하였다

348 < 표 6-16> 수송차량의감가상각비산정기준과 1대당감가상각비 구분 11 톤수송차량 암롤박스 차량구입가 60,170,000 원 3,630,000 원 취득세및면허세 취득가액 4% 취득가액 4% 1대당취득가액 62,576,800 원 3,630,000 원 내용연수 6년 6년 연감가상각비 10,429,467 원 / 년 대 605,000 원 / 년 대 자료 : 서울특별시 (2001), 서울시생활폐기물청소원가분석연구,p81 < 표 6-17> 음식물류폐기물수송비 (1 일 2 회 ) ( 단위 : 원 / 년 ) 구분 주택지역 아파트 / 음식업소 인건비 7,422,831 9,040,628 주유비 15,528,472 18,912,883 산정기준 63,443 원 / 일 8 시간 / 일 4 시간 / 회 연간수송횟수 ( 주택 234, 아파트 285) 18.8l/ 시간 4 시간 / 회 연간수송횟수 원 /l 감가상각비수송차량 4,067,492 4,953,997 수송차량감가상각비 소요대수 (2 회 / 일 ) ( 단독 39%, 공동 47.5%) 암롤박스 235, ,375 계 27,254,745 33,194,883 톤당수송비용 11,647 11,647 합계액 ( 원 ) 대당수거량 ( 톤 ) 작업일수 ( 일 ) ( 원 / 톤 ) 연간수송횟수 = 대상수거량 ( 톤 ) 작업일수 ( 일 ) 11 톤 1.1(10% 여유율 ) 소요대수 =1 일수거량 ( 톤 / 일 ) 11 톤 1.1(10% 여유율 ) 처리시설위치에따라수송거리가달라지면수송시간을변경하여수송비용산정자료 : 시중노임단가, 한국물가정보,2004 수송거리변화에따라 1 일수송가능횟수가달라지므로 1 일 3 회수송을가정한 경우톤당수송비용은 6,361 원이된다 처리비용일반투자사업의경제성분석방식에는내부수익률, 순현재가치 (Net Present Value;NPV), 편익 비용비율방법등을들수있는데, 음식물류폐기물처리시설의경제성비교를위해서는주로순현재가치법이이용되고있다

349 NPV= I+ n (OCi)/(1+ r) i i= 1 i=1,.,n 시기 ( 년도 ) I= 음식물류폐기물자원화시설투자비용 ( 고정비용 ) OCi=i 연도의음식물류폐기물자원화시설운영비용 r= 할인율 NPV = 음식물류폐기물자원화총비용의순현재가치 고정비용은투자비용으로볼수있는것으로부지매입비, 기계설치비, 건물건축비가포함되나부지는기계 건물의사용연한이끝나더라도다른용도로사용할수있기때문에비용계산에포함하지않는것으로한다. 톤당고정비용은기계설치비, 건물건축비를더한값을사용연한의총처리량으로나눈값으로구한다. 톤당고정비용 = ( 기계설치비 + 건물건축비 ) 일처리량 ( 톤 / 일 ) 25 일 / 월 12 월 / 년 사용연한 ( 년 ) 운영비용은인건비, 부재료 ( 및약품 ) 구입비, 시설유지보수비, 전력비및유류비, 기타비용 ( 복리후생비, 보험료 ( 차량, 시설 ), 세금과공과 ( 자동차세, 면허세, 환경개선부담금, 정기검사료 ), 잔재물처리비 ( 오폐수, 잔재물 ) 등으로나눌수있다. 또한운영경비에는일반관리비와이윤이포함된다 (< 표 6-18>). 음식물류폐기물자원화시설을건설하는비용은현재시점에서발생하지만, 운영비용은시설의사용기간동안여러해에걸쳐서발생된다. 미래에발생하게되는운영비용을현재의비용과비교하기위해서는미래에지출될운영비를현재가격으로환산해야하는데, 이때사용되는방법은여러해에걸쳐서발생하는비용을현재가치로환산할때할인방법이사용된다주31). 주 31) 서울특별시 (2004), 자치구음식물류폐기물처리를위한기술 재정지원방안연구, pp , 서울시립대학교도시과학연구원 -305-

350 < 표 6-18> 음식물류폐기물처리원가부문의원가구성요소 원가항목인건비복리후생비부지임대료감가상각비차량유지비시설유지비 구성내역직접작업에종사하는작업자 ( 시설관리인, 산업기사, 시설관리보조, 사료및잔재물운반원 ) 피복비, 급식비, 교통비, 국민연금, 의료보험, 산재보험, 고용보험, 임금채권보장기금시설부지임대료차량감가상각비, 시설감가상각비차량유류비, 차량수선비시설수선비, 수도광열비, 전력비 경비 부재료구입비부재료 ( 단미사료, 수분조절제등 ) 기타투입물 구입비 ( 약품등 ) 외주가공비 악취제거제등 실험분석비, 잔재물처리비, 폐수처리비 ( 차량 ) 보험료차량보험료 세금과공과지급수수료일반관리비이윤총운영경비 자동차세, 면허세, 자동차환경개선부담금, 정기검사료보증보험수수료, 무인경비수수료, 안전관리대행수수료인건비및경비합계액의 5% 이내인건비, 경비, 일반관리비합계액의 10% 이내인건비, 경비, 일반관리비, 이윤합계액 일반적으로현재가치를미래가치로환산할때는이자율 (interestrate) 을적용하고, 미래가치를현재가치로환산할때는할인율 (discountrate) 을적용하며, 주로시장에서주도적역할을하는시중은행정기예금금리를이용하여비용산정에적용한다. 할인율은정해져있는것은아니며, 사업특성이나민간또는공공사업에따라달리적용된다. 시중은행정기예금금리는 1993 년부터외환위기직후인 1998 년까지는 8.50~ 13.39% 까지높게유지되다가 1999 년이후 7.05% 에서 2005 년 8월현재 3.50% 까지낮아졌다. 금리가높을때는국책사업의비용편익분석시 8% 정도의할인율을적용하였었으나, 최근의경제성장률이나향후경제성장이낮게전망되고있으며, 음식물 -306-

351 류폐기물자원화사업이공공사업적성격을갖는것을감안하여할인율은 3~ 5% 수준으로낮게설정하였다. 시설의내구연한은사업특성이나민간또는공공기관에따라다른데, 민간기업 은시설사용연한을 5~ 7 년으로짧게하는경우가많다. 공공시설은보통 10 년으 로가정한다. 참고로소각시설은사용연한을보통 20 년으로가정하고있으며, 건축 물의사용연한또한보통 20 년으로가정한다. 톤당운영비용은사용연한동안의총운영비용의현재가치를사용연한동안의총 처리량으로나누어구하였다. 톤당운영비용 = 총운영비용의현재가치 일처리량 ( 톤 / 일 ) 25 일 / 월 12 월 / 년 사용연한 ( 년 ) 이외에시설투자비만을비교하고자할때에는처리량은시설용량과동일하다 고보고, 공공처리시설의경우가동률 90%, 월 25 일, 연 300 일, 시설수명 10 년을적 용하고일반관리비와이윤은인정하지않았으며, 민간처리시설의경우가동률 90%, 월 25 일, 연 300 일, 시설수명 10 년을적용하고일반관리비 5% 와이윤 10% 를계상하 여톤당투자비용을비교하였다. 톤당투자비용 ( 원 / 톤 )= 시설투자비 ( 원 ) 시설용량 ( 톤 ) 가동일 300( 일 / 년 ) 가동률 0.9 내용연수 10 년 6.4 음식물류폐기물처리방법별경제성평가 건식사료화건식사료화시설의톤당고정비용은 4,909 원~53,222 원으로큰차이를보이고있다. 톤당운영비용은 49,008 원~70,764 원을보이고있다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은공공처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 49,008 원~123,986 원으로그차이는훨씬커진다

352 < 표 6-19> 음식물류폐기물건식사료화비용 구 분 AA AB AC 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 자본비용 기계설치비 + 건물건축비 3,200,000,000 14,397,000,000 1,988,000,000 톤당고정비용 (4,938) 53,322 (4,909) 재료비 373,983, ,794,004 0 노무비 307,531, ,415, ,000,000 복리후생비 34,038, ,600,000 전력비 116,829,960 78,412,300 67,200,000 가스수도비 1,023,943, ,670, ,400,000 감가상각비 131,129, ,000,000 경비 세금과공과 159, 임차료 174,563, 보험료 19,535, ,360,000 운영비용 수선료 200,179, ,769,240 42,000,000 기타경비 11,183, ,500,000 ( 공정 외 ) 외주가공비 1,061,562, ,021, ,400,000 운반 하역 보관 포장비 51,781, 계 3,506,422,530 1,599,083,424 1,718,460,000 일반관리비 175,321,127 79,954,171 85,923,000 이윤 368,174, ,903, ,438,300 총원가 4,049,918,022 1,846,941,355 1,984,821,300 톤당운영비용 51,922 70,764 49,008 ( 공정외비용제외시 ) 35,436 52,177 45,

353 6.4.2 습식사료화습식사료화시설의톤당고정비용은 2,315 원~53,222 원으로큰차이를보이고있다. 톤당운영비용은 47,266 원~70,764 원을보이고있다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은공공처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 47,266 원~123,986 원이다. < 표 6-20> 음식물류폐기물습식사료화비용 자본비용 운영비용 구분 AD AE AF 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 기계설치비 + 건물건축비 14,397,000, ,000, ,000,000 톤당고정비용 53,322 (3,519) (2,315) 재료비 106,794, ,000,000 50,400,000 노무비 731,415, ,000, ,000,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 0 25,200,000 0 전력비 78,412,300 24,000,000 6,000,000 가스수도비 155,670, ,600,000 감가상각비 0 18,000,000 55,560,000 세금과공과 임차료 보험료 0 12,000,000 1,320,000 수선료 106,769,240 72,000,000 84,000,000 기타경비 0 64,800, ,152,000 외주가공비 420,021, ,120,000 운반 하역 보관 포장비 계 1,599,083, ,000, ,152,000 일반관리비 79,954,171 29,400,000 49,107,600 이윤 167,903,760 61,740, ,125,960 총원가 1,846,941, ,140,000 1,134,385,560 톤당운영비용 70,764 53,900 47,266 ( 공정외비용제외시 ) 52,177 53,900 33,

354 6.4.3 퇴비화퇴비화시설의톤당고정비용은 6,701 원~43,726 원으로큰차이를보이고있다. 톤당운영비용은 44,497 원~97,174 원을보이고있다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은공공처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 51,198 원~97,174 원이다. < 표 6-21> 음식물류폐기물퇴비화비용 자본비용 운영비용 구분 AG AH AI 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 기계설치비 + 건물건축비 3,541,784,194 2,171,000,000 1,500,000,000 톤당고정비용 (43,726) 6,701 9,259 재료비 103,383, ,546, ,000,000 노무비 259,974, ,466, ,000,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 12,000, 전력비 0 86,400,000 36,000,000 가스수도비 3,858, ,000,000 감가상각비 295,968, 세금과공과 임차료 ,000,000 보험료 2,014, 수선료 0 120,508,000 60,000,000 기타경비 10,800, 외주가공비 35,989, ,000,000 운반 하역 보관 포장비 33,209, 계 757,197,240 1,386,920,000 1,050,000,000 일반관리비 37,859,862 69,346,000 52,500,000 이윤 79,505, ,626, ,250,000 총원가 874,562,812 1,601,892,600 1,212,750,000 톤당운영비용 97,174 44,497 55,377 ( 공정외비용제외시 ) 88,293 44,497 55,

355 6.4.4 혐기성소화혐기성소화시설의톤당고정비용은 23,607 원~30,463 원으로비슷한값을나타내고있다. 톤당운영비용은 64,103 원~86,573 원을보이고있다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은공공처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 64,103 원~110,180 원으로차이가커진다. < 표 6-22> 음식물류폐기물혐기성소화비용 구 분 AJ AK 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 자본비용 운영비용 기계설치비 + 건물건축비 1,645,000,000 3,187,000,000 톤당고정비용 (30,463) 23,607 재료비 10,800,000 71,000,000 노무비 93,840, ,000,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 10,080,000 37,000,000 전력비 10,800,000 65,700,000 가스수도비 32,400,000 5,895,000 감가상각비 19,680,000 0 세금과공과 0 0 임차료 8,400,000 0 보험료 6,600,000 14,000,000 수선료 33,600, ,000,000 기타경비 10,800,000 외주가공비 96,000, ,000,000 운반 하역 보관 포장비 0 0 계 333,000, ,595,000 일반관리비 16,650,000 33,729,750 이윤 34,965,000 70,832,475 총원가 384,615, ,157,225 톤당운영비용 64,103 86,573 ( 공정외비용제외시 ) 45,623 69,

356 6.4.5 하수병합음식물류폐기물하수병합시설의톤당고정비용은 13,379 원~15,432 원으로비슷한값을나타내고있다. 톤당운영비용도 29,160 원~29,946 원으로비슷한값을나타낸다. 톤당운영비용에모두감가상각비를포함하지않고있어톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 43,325 원~44,592 원이다. < 표 6-23> 음식물류폐기물하수병합처리비용 구 분 AL AM 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 자본비용 운영비용 기계설치비 + 건물건축비 5,000,000,000 3,540,000,000 톤당고정비용 15,432 13,379 재료비 41,900, ,390,490 노무비 233,543, ,648,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 0 13,200,000 전력비 41,526,000 97,991,760 가스수도비 497,000 79,992,320 감가상각비 0 0 세금과공과 0 0 임차료 0 0 보험료 0 12,000,000 수선료 236,042,000 66,257,170 기타경비 0 0 외주가공비 265,958,000 48,890,100 운반 하역 보관 포장비 0 0 계 819,466, ,369,840 일반관리비 40,973,300 36,168,492 이윤 86,043,930 75,953,833 총원가 946,483, ,492,165 톤당운영비용 29,160 29,946 ( 공정외비용제외시 ) 19,696 27,

357 6.4.6 소각음식물류폐기물을전용소각하는시설은없다. 따라서다른처리방법과의처리비용비교를위해음식물류폐기물이혼입되어혼합소각되고있는생활폐기물소각시설의처리비용을음식물류폐기물혼입비율로계산하여비용을산출하였다. 톤당운영비용에모두감가상각비를포함하지않고있어톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 45,889 원~128,843 원이다. < 표 6-24> 음식물류폐기물소각비용 구 분 AN AO AP 시설용량 ( 톤 / 일 ) 300* *2 실처리량 ( 톤 / 일 ) 164, ,080 자본비용 기계설치비 + 건물건축비 16,000,000,000 1,600,000,000 27,371,000,000 톤당고정비용 4,938 5,926 12,672 재료비 565,874, ,560, ,411,000 운영비용 노무비 1,259,890, ,045,000 1,189,584,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 전력비 347,733, ,181,000 1,448,530,000 가스수도비 705,966,000 39,473,000 10,052,000 감가상각비 세금과공과 ,071,000 임차료 보험료 73,729,000 33,330,000 0 수선료 2,299,533, ,527, ,749,000 기타경비 189,188,000 95,209,000 1,131,987,000 외주가공비 386,201,000 40,000, ,893,000 운반 하역 보관 포장비 계 5,828,114,000 1,596,325,000 4,796,277,000 일반관리비 291,405,700 79,816, ,813,850 이윤 611,951, ,614, ,609,085 총원가 6,731,471,670 1,843,755,375 5,539,699,935 톤당운영비용 40, ,917 51,734 ( 공정외비용제외시 ) 38, ,837 50,

358 6.4.7 매립현재, 음식물류폐기물은직매립이금지되고있다. 처리비용비교를위해직매립금지조치전생활폐기물에혼입되었던점을감안하여생활폐기물매립비용을사용하고자한다. 매립비용은고정비용으로부지매입비, 매립장건설비, 주민지원사업비가있으며, 경상비용으로매립장운영을위한인건비와복토비용, 침출수처리비, 그리고주민지원사업비가포함된다. 토지비용은토지의용도와위치에따라전국적으로차이가커서국내위생매립장을기준으로해도차이가크다주32). 매립지로사용된토지는다른용도로사용가치가남아있다고보기어려우므로다른재활용처리시설에서와달리토지매입비를고정비용에포함시켰다. 톤당고정비용은 1,547 원~12,255 원으로낮은값을나타내나, 점점환경기초시설입지를위한부지확보는어려워지고비싸지고있다. 톤당운영비용은 8,965 원~ 22,763 원을나타낸다. 톤당운영비용에모두감가상각비를포함하지않고있어톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 20,226 원~35,018 원이다. < 표 6-25> 음식물류폐기물매립비용 구분 AQ AR AS 면적 ( 천m2 ) 18, 사용기간 ( 년 ) 1992~2022 (30) 1996~2011 (15) 1997~2007 (10) 총매립량 ( 천톤 ) 240,000 1, 고정비용 ( 백만원 ) 371,234 16,160 8,223 톤당고정비용 ( 원 / 톤 ) 1,547 11,261 12,255 연간매립량 ( 천톤,2003) 7, 연간운영비용 ( 백만원 ) 154,055 1,169 톤당운영비 ( 원 ) 20,720 8,965 자료 : 환경부 (2004), 2003 전국폐기물발생및처리현황 * 환경부 (2004), 사용중인매립시설현황 865* ,763* 12,368 주 32) 한국환경정책 평가연구원 (1997), 음식쓰레기처리방법별기술및비용편익분석연구. pp

359 6.4.8 음식물류폐기물처리비용종합비교 가. 투자비용 / 운영비용비교 음식물류폐기물처리방법별로투자비와운영비를 < 표 6-26> 에, 음식물류폐기물 처리방법별평균운영비용을 < 그림 6-4> 에나타내었다. < 표 6-26> 음식물류폐기물처리방법별투자비 / 운영비비교 메탄화 방법 건식사료화 습식사료화 퇴비화 혐기성소화 하수병합 소각 매립 시설 처리원가 ( 원 / 톤 ) 투자비 ( 고정비용 ) ( 원 / 톤 ) 운영비 ( 변동비용 ) ( 원 / 톤 ) AA 51,922 (4,938) 51,922 AB 123,986 53,322 70,764 AC 49,008 (4,909) 49,008 평균 74,972(50,465*) 21,056 57,231 AD 123,986 53,322 70,764 AE 53,900 (3,519) 53,900 AF 47,266 (2,315) 47,266 평균 75,051(50,583*) 19,719 57,310 AG 97,174 (43,726) 97,174 AH 51,198 6,701 44,497 AI 64,636 9,259 55,377 평균 71,103 19,895 65,682 AJ 64,103 (30,463) 64,103 AK 110,180 23,607 86,573 평균 87,142 27,035 75,338 AL 44,592 15,432 29,160 AM 43,325 13,379 29,946 평균 43,959 14,406 29,553 AN 45,889 4,938 40,951 AO 128,843 5, ,917 AP 64,406 12,672 51,734 평균 79,713 7,845 71,867 AQ 22,267 1,547 20,720 AR 20,226 11,261 8,965 AS 24,623 12,255 12,368 평균 22,372 8,354 14,018 비고 :( ) 로되어있는투자비용은운영비에포함되어있음투자비용 ( 감가상각비 ) 이운영비에포함되어있지않은경우처리원가는투자비와운영비의합계액과같음 *:AA 와 AC 의평균,*:AE 와 AF 의평균 -315-

360 시설투자비는특정시설을제외하고는건식 / 습식사료화시설이 2,315~4,938 원 / 톤으로낮은편이며, 메탄화 ( 혐기성소화, 하수병합 ) 시설이높은편이다. 시설운영비는하수병합시설에서가장낮으며, 혐기성소화시설이소각보다약간높은값을나타내었다. 건식사료화시설은가동률이높아 (AA 시설의경우시설규모에비해 24 시간운전으로처리량이 3배임 ) 톤당투자비용과운영비용이낮아져습식사료화시설과별차이가없는것으로나타났다. 투자비와운영비를합한처리원가는 43,325~128,843 원 / 톤으로처리방법별로, 또운영주체에따라큰차이를보이고있다. 투자비용이낮고가동률이높은곳에서비용효율적이며, 투자비용이높고가동률이낮은곳에서처리원가가높은편이다. 100,000 평균운영비용 ( 톤 / 원 ) 80,000 60,000 40,000 20,000 57,231 57,310 65,682 75,338 29,553 71,867 0 건식사료습식사료퇴비화혐기성소화하수병합소각 < 그림 6-4> 음식물류폐기물처리방법별평균운영비용 ( 원 / 톤 ) 환경성평가에서와시스템경계를통일하고, 또한공정외처리비용 ( 폐수처리비, 잔재물처리비등 ) 의유무에따른편차를없애기위해공정외비용을제외한순운영비용에음식물류폐기물처리시설에서의폐수발생비율 40% 와잔재물발생비율 5% 를감안한운영비용을산정한결과를 < 표 6-27> 에나타내었다주33).< 그림 6-4> 와비교하면 5개처리공정의평균운영비용이전체적으로조금낮아졌으나경향성은같으며, 혐기성소화비용이소각보다낮아진점이특이할만하다. 주 33) 본연구를위한음식물류폐기물처리시설의폐수발생비율과잔재물발생비율을조사한결과 각각 0~73.3%, 0.8~13.6% 까지다양함 -316-

361 본연구에서구한처리원가의적정성을검토하기위해시정개발연구원 (2001) 과 환경부 (2002) 의연구결과와비교하였다. < 표 6-27> 음식물류폐기물조정운영비용 ( 단위 : 원 / 톤 ) 구분건식사료화습식사료화퇴비화혐기성소화하수병합소각 순운영비용 44,653 46,541 49, ,628 23,809 69,537 폐수처리비 잔재물처리비 8,360 원 (1 톤 0.4( 폐수발생비율 ) 20,900 원 / 톤 ) 1,000 원 (1 톤 0.05( 잔재물발생비율 ) 20,000 원 / 톤 ) 계 54,013 55,901 59,297 66,988 24,809 ( 폐수처리비제외 ) 71,867 ( 소각재처리포함 ) < 표 6-28> 에는 2001 년, 서울시정개발연구원의 서울시자치구의남은음식물처 리기반확보방안 에수록된처리방법별시설운영비분석결과를나타내었다. < 표 6-28> 남은음식물처리방법별시설운영비분석결과 구분 호기성퇴비화 혐기성퇴비화 건식사료화 습식사료화 10 톤이하 45,792 37,015 78,418 43, 톤 36,399 31,578 46,941 33, 톤 22,383 46,973-17, 톤이상 18,017-40,752 30,414 자료 : 유기영 (2001), 서울시자치구의남은음식물처리기반확보방안,p51, 서울시정개발연구원 < 그림 6-5> 에 2002 년환경부의자원화방법별평균처리단가를나타내었다. 지렁이퇴비화시설의경우실제처리량이 10~25 톤 / 일인경우호기성퇴비화시설에비하여처리단가가높은것으로조사되었으나실제처리량이 25~50 톤 / 일인경우처리단가는 39,000 원 / 톤으로호기성퇴비화시설과비슷한수준으로조사되었다. 혐기성퇴비화시설의경우처리단가는 50,000~63,000 원 / 톤으로조사되었으며병합처리시설의경우에는 43,000~75,000 원 / 톤으로실제처리량이증가할수록처리단가가크게감소하는것으로나타났다. 조사대상시설들중에서는습식사료화시설의처리단가가 41,959 원 / 톤으로조사된자원화방법들중가장낮은것으로나타났으며, 다음 -317-

362 으로호기성퇴비화가 50,977 원 / 톤, 건식사료화가 53,796 원 / 톤으로나타났다. 시설 수가적은자원화방법 ( 시설수 2 미만 ) 을제외하고건조발효사료의처리단가가 66,521 원 / 톤으로가장높은것으로나타났다. 100,000 95,000 평균처리단가 ( 톤 / 원 ) 80,000 60,000 40,000 20,000 53,796 66,521 41,959 50,977 57,079 67,504 56,831 59,403 0 건식사료 건조발효사료 습식사료 호기성퇴비화 석회안정화 중간처리 지렁이퇴비화 혐기성퇴비화 병합처리 < 그림 6-5> 음식물류폐기물처리방법별평균처리단가비교 ( 원 / 톤 ) 자료 : 환경부 (2002), 음식물류폐기물감량 자원화정책추진성과평가및장기개선방안에관한연구,p121 < 표 6-29> 내용년수에따른처리원가비교 ( 할인율 5%) ( 단위 : 원 / 톤 ) 방법 건식사료화 습식사료화 퇴비화 혐기성메소화탄화하수병합 소각 시설 내용년수 5년 7년 10 년 AA 55,412 50,927 46,200 AB 175, , ,091 AC 54,375 49,549 44,643 AD 175, , ,091 AE 55,037 51,091 46,717 AF 47,141 44,041 40,406 AG 178, , ,318 AH 45,015 40,488 36,093 AI 64,047 57,849 51,748 AJ 113,115 94,805 79,390 AK 149, , ,603 AL 61,404 50,686 41,828 AM 52,603 44,118 36,968 AN 56,699 49,448 42,936 AO 133, , ,326 AP 98,159 81,419 67,

363 표준원가비교를위해내용년수를달리하는방안, 가동률을달리하는방안, 시설용량을달리하는방안을검토하였으나, 가동률과시설용량이변함에따라서는운전인원이달라져운영비용의대부분을차지하는인건비가현재의비용과비례적으로변동하지않으므로본보고서에서는내용년수만을고려하였다. 내용년수를 5년,7 년,10 년으로하였을경우할인율 5% 를적용한처리원가를비교하여 < 표 6-29> 에나타내었다. 운영비용계산시내용년수를 10 년으로가정하였으므로민간처리시설에서내용년수가 5년정도일때처리원가는앞서계산한것보다높아지며, 소각시설은내용년수를 20 년으로보므로내용년수 10 년까지로비교할때처리원가가높아진다. 나. 시설별처리시설투자비용단가현실화신규시설을검토하는경우는반드시대상으로하는음식물류폐기물의특성에적합하며, 내구성이우수하고, 처리시설의기준에적합한단위공정이도입될수있도록하여야한다. 이를위해서는현재정부및각지자체가기준으로하는시설별처리시설투자비용단가를현실화할필요가있다주34). 이를위해본절에서는각음식물류폐기물자원화및처리시설의시설용량별톤당시설투자비용을조사하여경제성있는시설용량을산정하기위한기초자료를제시하고자하였다. 조사는기존자료를분석하는것은한계가있으므로, 과거음식물류폐기물처리시설중설치실적이있으며, 현재시설설치업체로서환경부의홈페이지에게시된업체를대상으로 2003 년도에실시한설문조사결과를이용하였다. 또한각처리방법별비교가능한 2개업체의시설투자비및운영비내역을비교하였다. 호기성퇴비화, 하수병합처리의경우, 톤당시설투자비용의평균값과기존공공시설의톤당시설투자비용의평균값의비교가가능하다. 상기의설문조사결과를분석하여처리방법별처리용량별시설투자비용을 < 표 6-30> 에나타내었다. 가동률 90%, 월 25 일, 연 300 일가동하고, 내용년수 10 년을가정하여계산하였다. 기존시설과비교하면, 시설용량이증가할수록단위처리용량당시설투자비용이감소하는경향이뚜렷함을알수있다. 따라서이러한사항을충분히고려하여적정처리시설용량을결정하여야하며, 앞서지적하였듯이현실화된시설투자비용을적극적으로반영하도록유도하여야할것으로판단된다. 주 34) 수도권매립지관리공사 (2003), 전게서, p

364 신규시설의운영효율극대화와음식물류폐기물처리시설의신뢰성향상을위해서는경제적인면과환경적인면을면밀히검토하여, 정부차원에서지자체의신규시설검토시필요한기본계획지침과투자자료로서적극활용될수있도록하여야할것이다. < 표 6-30> 시설별용량별시설투자비및운영비비교 용량 ( 톤 / 일 ) 내역 혐기성소화1 혐기성소화2 호기성퇴비화 1 호기성퇴비화 2 시설투자비 ( 천원 ) 3,680,160 3,680,160 3,383, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 45,434 45,434 41,773 운영비 ( 원 / 톤 ) 48,584 48,767 71,327 처리원가 ( 원 / 톤 ) 94,018 94, ,100 시설투자비 ( 천원 ) 7,709,350 5,133,480 5,133,480 5,036, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 57,106 38,026 38,026 37,307 운영비 ( 원 / 톤 ) 86,269 40,603 40,877 64,631 처리원가 ( 원 / 톤 ) 143,375 78,629 78, ,938 시설투자비 ( 천원 ) 14,717,560 9,688,800 8,052,000 8,188, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 54,509 35,884 29,822 30,326 운영비 ( 원 / 톤 ) 71,210 29,452 32,219 55,520 처리원가 ( 원 / 톤 ) 125,719 65,336 62,041 85,846 시설투자비 ( 천원 ) 28,397,710 14,703,480 12,632,400 13,409, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 52,588 27,229 23,393 24,833 운영비 ( 원 / 톤 ) 56,632 20,781 23,630 48,778 처리원가 ( 원 / 톤 ) 109,220 48,010 47,023 73,611 용량 ( 톤 / 일 ) 내역 하수병합1 하수병합2 건조 & 탄화1 건조 & 탄화2 시설투자비 ( 천원 ) 2,640,770 3,872,000 4,400, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 32,602 47,802 54,321 운영비 ( 원 / 톤 ) 24,100 38,167 36,100 처리원가 ( 원 / 톤 ) 56,702 85,969 90,421 시설투자비 ( 천원 ) 3,360,940 4,983,000 6,270,000 2,244, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 24,896 36,911 46,444 16,624 운영비 ( 원 / 톤 ) 19,700 29,133 29,700 44,361 처리원가 ( 원 / 톤 ) 44,596 66,044 76,144 60,985 시설투자비 ( 천원 ) 5,281,100 6,963,000 10,230,000 3,750, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 19,560 25,789 37,889 13,889 운영비 ( 원 / 톤 ) 17,000 23,917 26,400 36,910 처리원가 ( 원 / 톤 ) 36,560 49,706 64,289 50,799 시설투자비 ( 천원 ) 9,003,500 18,040, 톤당투자비 ( 원 / 톤 ) 16,673 33,407 운영비 ( 원 / 톤 ) 15,600 19,700 처리원가 ( 원 / 톤 ) 32,273 53,107 자료 : 서울특별시 (2004), 자치구음식물쓰레기처리를위한기술 재정지원방안연구,p194, 서울시립대학교도시과학연구원 -320-

365 다. 음식물류폐기물자원화의경제성외국의경우, 음식물류폐기물등유기성폐기물의처리방법을선정하기위해소요비용및에너지뿐만아니라환경오염물질배출정도까지고려하여객관적인환경지표개발에관한다양한연구를수행하고있는것으로보고되고있다. 또한, 각방법별로전과정비용 (LifeCycleCost;LCC) 분석기법을활용한경제성평가를수행하고있다. 일본이나미국, 유럽등의경제성평가방법과비교하여, 국내의음식물류폐기물자원화사업의경제성평가를위해서는자원화 / 처리방법별로각각의지표에해당하는구체적인데이터베이스화가반드시선행되어야할것으로판단된다. 그러나, 현시점에서는이러한자료가충분치않고, 국내실정에적합한경제성평가의기법을제시하는것은무리가있는것으로사료된다. 따라서, 여기서는 1998 년당시수행한자원화사업의경제성평가내용에기초해서, 음식물류폐기물의처리방법별경제성을비교하였다. (1) 소각 매립비용과비교하는방안음식물류폐기물의수거비용, 수송비용, 처리비용을종합하여비교한결과를 < 표 6-32> 에나타내었다. 소각, 매립을제외한재활용방법의총비용이 96,504~191,036 원이소요됨을알수있다. 이결과는매립에비해서는비용이많이들지만, 소각과비교해서는경제성이있음을보여준다. 다만, 수거비용, 수송비용, 처리비용을산정할때지역여건에맞게재계산하여야함을밝혀둔다. (2) 환경오염비용을반영하는방안음식물류폐기물등을포함한유기성폐기물의자원화 / 처리방법별비교평가를위해서는자원화를통해환경오염을줄이고그에따른사회적비용의절감효과를반영해야한다. 국내의음식물류폐기물자원화사업의경제성분석을위해서는각각의자원화방법별환경적인비용과직접적인비용을종합적으로고려하는것이기본적으로필요하다

366 < 표 6-31> 음식물류폐기물처리방법별비용종합 ( 수거운반비포함 ) 방법 수거비용 ( 원 / 톤 ) 1) (Cc) 수송비용 ( 원 / 톤 ) 2) (Ct) 처리비용 ( 원 / 톤 ) 3) (Cr) 총비용 ( 원 / 톤 ) (TC=Cc+Ct+Cr) 건식사료화 49,008~123, ,087~191,036 습식사료화 47,266~123, ,345~191,036 퇴비화 44,497~97,174 97,576~164,224 혐기성소화 41,432~55,403 11,647 64,103~110, ,182~177,230 하수병합 43,425~44,592 96,504~111,642 소각 45,889~128,843 98,968~195,893 매립 20,226~24,623 73,305~91,673 주 1) 실제지자체에서는수거업체별로권역이나누어져있어 1 일수거회수는증가하고, 회당수거량이감소하여, 소요장비및인력이증가하여비용이크게상승될가능성이있음따라서, 이를적용하기위해서는원가산정기초자료를활용하여지역실정에맞게재계산하여야함 2) 수송비용은이동거리에따른일작업시간에따라달라짐 3) 처리비용은지역별로시설입지조건, 산물수요처등에따라선택가능한처리시설이달라지며, 시설용량에따라투자비용및운영비용도크게달라짐 환경적인비용에는각각의처리과정중발생하는대기오염물질이나수질오염물질에의한환경적인영향을비용으로평가하는방법을들수있다. 그러나, 음식물류폐기물처분을줄이고자원화할경우감소되는환경비용을계산하는것은현실적으로어렵다. 따라서, 본연구에서는폐기물의소각과매립시발생하는오염물질을처리하는데필요한단가를산정한기존의연구자료를이용하고자한다. 음식물류폐기물의소각과매립시발생하는환경오염비용자료가없으므로, 한국자원재생공사 (1997) 의연구에서는종이류소각시환경오염비용을 95 년현재 59,999 원 /, 종이류매립시환경오염비용은 39,484 원 / 톤을사용하였다주35). 음식물류폐기물자원화단가와소각단가그리고소각시환경오염비용을비교하면건식사료화, 습식사료화, 퇴비화, 혐기성소화등모든자원화방법이경제성이 주 35) 저감비용접근법이라고도하며, 환경오염비용으로소각시에는대기오염물질단위처리비용, 매립시에는침출수단위처리비용을적용함 -322-

367 있는것으로나타났다. 단, 매립의환경오염비용을고려할경우건식사료화와습식 사료화는경제성이있지만, 퇴비화와혐기성소화는다소경제성이없는것으로나 타났다. 이를요약하면,< 표 6-32> 와같다. < 표 6-32> 음식물류폐기물자원화방법별경제성비교 ( 처분단가및환경오염비용을고려한경우 ) 구분건식사료화습식사료화퇴비화혐기성소화 소각비용과자원화비용비교 소각비용 (A) 79,713 79,713 79,713 79,713 자원화비용 (B) 50,465 50,583 71,103 87,142 순편익 (C=A-B) 29,248 29,130 8,610-7,429 매립비용과자원화비용비교 매립비용 (a) 22,372 22,372 22,372 22,372 자원화비용 (b) 50,465 50,583 71,103 87,142 순편익 (c=a-b) -28,093-28,211-48,731-64,770 소각비용과소각에의한환경오염비용을더한비용과자원화비용비교 소각 + 환경오염비용 (D) 139, , , ,712 자원화비용 (E) 50,465 50,583 71,103 87,142 순편익 (F=D-E) 89,247 89,129 68,609 52,570 매립비용과매립에의한환경오염비용을더한비용과자원화비용비교 매립 + 환경오염비용 (d) ( 단위 : 원 / 톤 ) 61,856 61,856 61,856 61,856 자원화비용 (e) 50,465 50,583 71,103 87,142 순편익 (f=d-e) 11,391 11,273-9,247-25,286 환경오염비용산정연구가매립장기피를위한지불의사액 (wiling to pay, WTP) 을묻고, 이를매립대상폐기물의감소로인한환경오염저감의경제적가치로보고, 이를음식물류폐기물재활용의외부적편익으로즉매립과소각의외부적비용으로계산하여재활용의편익의커짐을보여주고있다. 그러나지역에따라서다를수있지만재활용시설도소각시설이나매립시설과 -323-

368 마찬가지로기피대상이되고있으며, 재활용공정중의환경오염물질처리비용및분리배출의불편비용등의사회적비용의증가부분도고려하여야할것이다. 다시한번정리하면, 유기성폐기물의매립은줄이고, 재활용을확대하는것이국제적인추세이다. 소각의폐열회수이용부분까지고려할때소각도재활용의범위에포함시킬수있다. 소각을포함한재활용방법간의경제성비교가이루어져야하며, 현재수준에서객관적비교는사적비용의비교만이가능하다고본다. 사적편익, 사회적비용과편익, 외부 ( 환경적 ) 비용과편익등의항목과기준에대한검토는좀더연구가이루어져야할것이다

369 6.5 하수슬러지처리방법별경제성평가 초기건설비의세부비용항목은토목, 건축, 전기, 기계, 부지보상비로구분하여 각비용을산정후초기투자비를산출하였다 ( 표 6-33). < 표 6-33> 초기투자비비용산출기준 구분내용 토목공사비 건축공사비 기계공사비 전기공사비 부지보상비 콘크리트물량비용 ( 철근, 시멘트, 비계, 동바리, 거푸집, 인건비등포함 ) 과부대공사비 ( 울타리공사, 도로공사, 조경공사등포함 ) 에소요되는공사비를포함하여산출 평당건축비와건축물의면적에따른소요비용산출 단위공정별로소요되는기계설비에따른순수기계구입비를산출하고, 인건비, 운반비, 설치비를포함하여산출 단위공정별산정된기계장치의소요동력을근거로순수자재비를산정하고인건비, 설치비를포함하여산출 기설치되어운전하고있는하수처리장건설시단위면적당보상비에물가상승률을고려하여적용 자료 : 건설기술연구원 (2005), 열적산화공법의경제성분석,p9,( 주 ) 에코아이 연간유지관리비를산출하기위한비용항목은인건비, 행정비, 약품비, 보수비, 슬러지처분비등으로선정하였으며슬러지처분비를제외한비용산정기준은다음 과같다 ( 표 6-34). < 표 6-34> 유지관리비비용산정기준 전력비 약품비 보수비 항 목 단가적용 인건비 기존하수처리장근무자의평균연봉 17,000 천원 / 년 행정관리비 인건비의 15% 산업용전력 ( 을 ), 선택요금 (Ⅱ), 고압B적용 ( 계약전력 300~1,000 kw ) 기본요금 변압기용량 ( kw ) (4,860 원 / kw ) 개월 사용요금변압기용량 ( kw ) 시간 수용률 요금 ( 원 / kwh) 사용일침전용응집제 :1,800 원 / kg고분자응집제 :3,000 원 / kg토목 : 공사비의 0.1%/ 년건축 : 공사비의 0.1%/ 년기계 : 공사비의 0.5%/ 년전기 : 공사비의 0.5%/ 년 -325-

370 6.5.1 메탄화메탄화시설의운영비는하수처리장운영비용에포함하여일괄산출하고있으므로구분하여산정하기는어렵고, 슬러지케익의처리방법에포함되지않으므로다른자원화방법과비교하지않았다 퇴비화 3개시설에대한설문조사결과퇴비화시설의톤당고정비용은 3,333 원~71,157 원이었다. 톤당운영비용은 39,760 원~57,415 원으로비교적그변동폭이적었다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 46,637 원~60,748 원이다. < 표 6-35> 하수슬러지퇴비화비용 자본비용 운영비용 구분 BD BE BF 시설용량 ( 톤 / 일 ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 6( ) 기계설치비 + 건물건축비 1,537,000, ,000, ,670,980 톤당고정비용 (71,157) 3,333 6,877 재료비 0 20,000,000 0 노무비 10,932, ,000,000 74,764,360 복리후생비 1,106, ,020,000 전력비 가스수도비 2,889,000 60,000,000 2,474,170 감가상각비 1,246, 경비 세금과공과 0 2,000, ,380 임차료 ,000 보험료 961,776 5,000, ,490 수선료 1,122,000 24,000,000 15,693,620.0 기타경비 1,575,000 4,000,000 2,312,750 ( 공정 외주가공비 1,085,740 84,000, ,400 외 ) 운반 하역 보관 포장비 계 20,918, ,000, ,272,170 일반관리비 1,045,936 17,150,000 5,163,609 이윤 2,196,467 36,015,000 10,843,578 총원가 24,161, ,165, ,279,356 톤당운영비용 53,691 57,415 39,760 ( 공정외비용제외시 ) 50,905 43,354 39,

371 6.5.3 건설자재화 ( 시멘트원료화 ) 시멘트원료화비용은투입된하수슬러지량으로환산한것이다. 하수슬러지의톤당운송비용은건조슬러지의경우 6,000 원 / 톤, 탈수슬러지의경우 2,500 원 / 톤이다. 이에시멘트제조회사의생산비용을더하면 24,329~27,829 원 / 톤으로서가장저렴한비용을나타낸다 ( 표 6-36). 그러나실제수요는매우제한적이다. < 표 6-36> 하수슬러지시멘트원료화비용 구 분 BG~BI 시설용량 ( 톤 / 일 ) 1,440(2, ) 실처리량 ( 톤 / 일 ) 1,440 자본비용 운영비용 기계설치비 + 건물건축비 5,000,000,000 톤당고정비용 12,346 재료비 2,376,000,000 노무비 1,013,040,000 경비 ( 공정 외 ) 복리후생비 0 전력비 37,584,000 가스수도비 0 감가상각비 0 세금과공과 0 임차료 0 보험료 0 수선료 120,096,000 기타경비 0 외주가공비 0 운반 하역 보관 포장비 0 계 3,546,720,000 일반관리비 177,336,000 이윤 372,405,600 총원가 4,096,461,600 톤당운영비용 9,483 ( 공정외비용제외시 ) 9,

372 6.5.4 해양배출해양배출은지역에따라소요비용이달라지나인천으로운송후서해병지역에서투기하는것으로기준할때소요비용은운송비및해양배출처리단가를포함하여 27,400~32,766 원 / 톤이되는것으로조사되었다 ( 표 6-37). < 표 6-37> 하수슬러지해양배출비용 구 분 BJ BK BL 운반비용 ( 원 / 톤 ) 12,900 10,500 7,900 처리비용 ( 원 / 톤 ) 19,866 19,492 19,500 계 32,766 29,992 27,400 < 표 6-38> 하수슬러지소각비용 자본비용 운영비용 구분 BM BN BO 시설용량 ( 톤 / 일 ) *2 실처리량 ( 톤 / 일 ) ,080 기계설치비 + 건물건축비 11,600,000,000 1,600,000,000 27,371,000,000 톤당고정비용 24,550 5,926 12,672 재료비 115,500, ,560, ,411,000 노무비 336,000, ,045,000 1,189,584,000 복리후생비 전력비 236,250, ,181,000 1,448,530,000 가스수도비 199,500,000 39,473,000 10,052,000 감가상각비 1,160,000, 경비 세금과공과 ,071,000 임차료 보험료 0 33,330,000 0 수선료 0 125,527, ,749,000 기타경비 0 95,209,000 1,131,987,000 ( 공정 외주가공비 0 40,000, ,893,000 외 ) 운반 하역 보관 포장비 계 2,047,250,000 1,596,325,000 4,796,277,000 일반관리비 0 79,816, ,813,850 이윤 0 167,614, ,609,085 총원가 2,047,250,000 1,843,755,375 5,539,699,935 톤당운영비용 38, ,917 51,734 ( 공정외비용제외시 ) 38, ,837 50,

373 6.5.5 소각 < 표 6-38> 에나타낸바와같이소각시설의톤당고정비용은 5,926~24,550 원을나타내고있다. 톤당운영비용은하수슬러지전용소각시설에서 38,995 원, 규모가작은생활폐기물소각시설에서 122,917 원으로큰차이를보이고있다. 감가상각비를포함한경우고정비용을더하지않고, 감가상각비를포함하지않은처리시설의경우, 톤당고정비용을더해톤당처리원가를산정하면 38,995 원~128,843 원이다 매립매립지반입수수료에는투자비용과운영비용이포함되어있다. 따라서매립비용은반입수수료와같아 23,328 원 / 톤이며, 매립지로의운송비를포함한매립비용은 33,965~35,640 원 / 톤이다 ( 표 6-39). < 표 6-39> 하수슬러지매립비용 구 분 BP BQ BR 운반비용 ( 원 / 톤 ) 11,710 12,312 10,637 매립비용 ( 원 / 톤 ) 23,328 23,328 23,328 계 35,038 35,640 33, 하수슬러지처리비용종합비교하수슬러지처리방법별투자비와운영비를 < 표 6-40> 에나타내었다. 시설투자비를검토하면해양배출에는투자비가없으며, 건설자재화와소각이각각 12,346,14,383 원 / 톤으로낮은편이며, 퇴비화시설이 27,122 원 / 톤으로높은편이다. 시설운영비는건설자재화시설에서 9,483 원 / 톤으로가장낮으며, 퇴비화와소각이각각 50,289,71,215 원 / 톤으로높다. 투자비와운영비를합한처리원가는 19,619~77,415 원 / 톤으로처리방법별로, 또운영주체에따라큰차이를보이고있다. 퇴비화와건설자재화는해양배출과비교하면 (-) 경제성을보이지만소각과비교하면 (+) 경제성을보인다. 하수슬러지특성상퇴비화와소각은발생장소에서처리하는경우수송비용이들지않지만, 다른처리방법은수송비용이소요된다. 수송비용까지고려해도건설자재화비용은매우낮지만 에서설명한바와같이그수요는매우적다. 수송비용 -329-

374 까지고려하면퇴비화는해양배출및매립과비용차이가적어진다. < 표 6-40> 하수슬러지처리방법별처리원가비교 구분퇴비화건설자재화해양배출소각매립 톤당투자비용 ( 원 / 톤 ) 27,122 12,346-14,383 - 톤당운영비용 ( 원 / 톤 ) 50,289 9,483 19,619 71,215 23,328 처리원가 ( 원 / 톤 )* 53,692 21,829 19,619 77,415 23,328 수송비용 ( 원 / 톤 ) - 2,500~6,000 7,900~12,900-10,637~12,312 *: 운영비에투자비용 ( 감가상각비 ) 이포함되어있는경우와운영비에투자비용이포함되어있지않은경우를감안하여처리원가산정하므로, 처리원가가투자비와운영비의합계액과같지않음 투자비및운영비용의비교에서알수있듯이해양배출이처리시설의건설비가들지않고처리비가저렴하기때문에하수슬러지처리방법을직매립에서재활용 ( 녹생토, 퇴비화, 고형화등 ) 과중간처리 ( 소각 ) 로전환하려는취지와는달리해양배출량이늘어나고있다. 본연구에서구한처리원가의적정성을검토하기위해이영기 (2003) 와배재근 (2001) 의연구결과와비교하였다 ( 표 6-41,42). < 표 6-41> 하수슬러지처리단가비교 ( 단위 : 원 / 톤 ) 해양배출매립소각재활용 ( 시멘트 ) 26,000 27,000 55,000 48,000 * 자료 : 이영기 (2002)," 하수슬러지정책방향 ", 폐기물자원화,Vol.11,No.1 < 표 6-42> 슬러지처리및자원화시설의설치비용및운영비용의비교 구분소각건조퇴비화매립해양배출비교 시설의설치비용 ( 원 / 톤처리시설용량 ) 운영및처리비용 ( 원 / 톤 ) 참조사항 1.5~2 억 0.7~1 억 0.5~0.8 억 0.1~0.3 억 - 45,000 원 ~ 60,000 원 30,000 원 ~ 50,000 원 27,000 원 ~ 40,000 원 28,000 원 ~ 33,000 원 24,000 원 ~ 30,000 원 1. 상기의비교값은현재설치운영되고있는시설의통계값이아닌경험값에의존하고있음. 2. 각처리시설을 50 톤 / 일을처리한다는전제에서산출된것임. 3. 운영비용에있어서값의차는지역별, 슬러지성상별, 운영방식별에의존함. 자료 : 배재근 (2001)," 폐 하수슬러지자원화기술의현황및전망 ",htp://

375 6.5.8 하수슬러지재활용의경제성경제성비교의신뢰를위해 1992 년서울시의 하수슬러지최종처리 처분방안개선연구 및 1994 년환경부의 하수종말처리장슬러지광역처리방안에대한타당성조사연구 에서보고한비용함수식과각처리시설의전문업체로부터견적을입수 검토하여기존에산출한처리방식별건설비를 2004 년현재단가로환산하여적용하였다. 슬러지처리 처분방식은퇴비화, 시멘트원료화, 소각, 해양배출, 매립등이있으나그중제반상황을고려하여소각, 시멘트원료화를위한건조, 퇴비화등에국한하여경제성분석을하였다. 시설용량 ( 톤 / 일 ) 별슬러지처리시설의필요면적은소각, 건조의경우약 300~350 평이며, 퇴비화는약 700 평이상으로필요부지면적이가장큰것으로조사되었다. 슬러지처리방법별개략공사비산정은다음과같이실시하였다. 1 소각시설소각로는슬러지소각처리시설로서일반화된유동층소각방식을기준으로하였고,150 톤 / 일의소각시설에대한건설비를산출한결과총사업비는약 180 억원이며, 톤당건설비는 1.19 억원 / 톤이다. 그러나일반적으로국내에건설되는실적을기준으로할때 0.8~1 억원 / 톤으로알려져있어이는소각시스템및설비구성에따라건설비의차이가있는것으로보인다. 세부비용항목별로는기계공사비가전체공사비의 64%(1 백 10 억 ) 정도차지하는것으로나타났다. 2 건조시설슬러지건조시설 (200 톤 / 일 ) 의건설사업에소요되는총사업비는약 130 억원이며, 톤당건설비는 0.67 억원 / 톤이다. 세부비용항목별공사비는소각시설과마찬가지로기계공사비가전체공사비의 73%( 약 99 억 ) 정도차지하는것으로나타났다. 3 퇴비화시설 퇴비화시설 (50 톤 / 일 ) 에소요되는총사업비는약 28 억원이며, 톤당건설비는 0.56 억원 / 톤이다. 퇴비화시설개략공사비의비용항목별공사비는다른슬러지처리시설 -331-

376 과는달리건축공사비가전체공사비의 51%( 약 14 억 ) 로가장큰비중을차지하고있다. 이상검토된슬러지처리시설의경제성은처리시설의장 단점을고려하지않은단순한건설비측면에서비교검토하였다 ( 표 6-43). < 표 6-43> 하수슬러지처리방법별개략공사비 ( 단위 : 백만원 ) 구 분 소각 ( 건조시설 +) 시멘트원료화 퇴비화 시설용량 ( 톤 / 일 ) 150 ( 유동층소각 ) 필요부지면적 ( 평 ) 약 토목공사비 건축공사비 1, ,433 기계공사비 11,461 9, 시설비 전기 계장공사비 2,565 1, 이설비, 기타 1,819 직접투자비의 %(+ 배관 ) 시설비소계 17,268 12,966 2,683 시공감리비 691 ( 시설투자비의 4%) 521 1,087 총계 17,960 13,517 2,791 건설비 ( 억원 / 톤 ) 하수슬러지처리산물중의하나인부숙토는매립지복토용으로사용할수있다. 부숙토생산시설에서성 복토장으로역유상판매를하고있는점을감안하면, 사용가능한범위내에서는복토용해사 ( 바다모래 ) 를사용하는경우에비해 2배의이익이있다고볼수있다 ( 표 6-44). < 표 6-44> 부숙토복토재사용편익 구분비용 부숙토복토재사용편익 산물비중 :0.6 톤 / m3 성 복토장판매 -20,000 원 / 톤 (-12,000 원 / m3 ) 복토용해사 12,000 원 / m3 톤당편익 ( 원 / 톤 ) 40,000 원 / 톤 (24,000 원 / m3 ) -332-

377 제 7 장정책제언 음식물류폐기물직매립금지, 슬러지의해양배출기준강화등에대비하기위해다른처리방법이나기술등에대해환경성및경제성을종합평가하여비용효과적인유기성폐기물종합관리체계를구축할필요가있다. 이러한필요성하에서 1차년도에 유기성폐기물처리실태및특성조사 를통해국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한유기성폐기물발생및재활용실태, 재활용기술, 유기성폐기물의질적특성에대한기초자료를확보하였다. 본연구 (2 차년도 ) 에서는유기성폐기물의처리방법 ( 사료화, 퇴비화, 메탄화, 소각, 매립등 ) 별로전과정에걸친목록 (inventory) 을작성하고, 환경성과경제성을객관적으로평가, 분석하여국가적차원의유기성폐기물종합관리기반구축에필요한기초자료를확보하였다. 1,2 차년도의연구결과를바탕으로 3차년도에는유기성폐기물의환경성및경제성을통합평가할수있는기법을마련하고, 관련법규를분석하고, 유기성폐기물의광역화처리및지자체간연계방안을마련하여야할것이다. (1) 음식물류폐기물을포함한유기성폐기물의통합관리방안현재우리나라의폐기물관리법에서는생활폐기물중음식물류폐기물과감량의무사업장인음식점, 음식료품유통, 농수산물도매시장등음식료품의유통, 소비단계에서발생하는사업장음식물류폐기물만을주로관리하고있다. 그러나, 대부분의선진외국에서는음식물류폐기물을포함한다양한유기성폐기물을통합관리하는것이일반적이다. 자원화산물의유통현황에서살펴보았듯이, 음식물류폐기물만을원료로자원화산물을제조하는데는한계가있으며, 기타유기성폐기물과함께자원화하는것이자원화산물의질을높이고그수요처를확대할수있는하나의방안이될수있을것이다. 그러나이와같이기타유기성폐기물과함께자원화하고자하는경우는관련법규의제정뿐아니라, 기초적인실태조사가선행되어야할것으로사료된다

378 < 표 7-1>EU 각국의 BMW 구분및분리수거체계 국가 종이류 음식물류폐기물 정원폐기물섬유류목재류 Austria Denmark Ireland 1) 3) Catalonia Baden-Wutemberg Belgium(Flanders) Finland 2) 3) France Germany Greece 4) Iceland N/A N/A N/A N/A N/A Italy Luxembourg N/A N/A N/A Netherlands Norway Portugal 6) 7) 9) UnitedKingdom (England& Wales) Sweden 9) 9) Spain N/A N/A N/A N/A N/A 1) 현재파일롯규모, 2) 발생원에서자가처리된양은분리수거에서제외,3) 목재류일부는발생원에서에너지회수나재활용 4) 현재는퇴비화시설이있는지역에국한,5) 수거체계가다양, 소각시설이있는지역은분리수거하지않음 6)2001 년리스본에서시작,7) 일부도시에서만시행됨,8) 모든공공기관이시행하는것은아님,9) 일부도시에서만시행 : 시행하고있음, : 시행하지않음,N/A :noinformationavailable 유럽연합 (EU) 각국가들은음식물류폐기물등의유기성폐기물을매립규정 (Landfil Directive) 에서생분해가능한폐기물 (Biodegradable Municipal Solid Waste,BMW) 로서정의하여관리하고있다. 유기성폐기물은각국가별로별도의분리배출프로그램을통해재활용및처리하고있으며,BMW 는종이류, 음식물류폐기물, 정원쓰레기, 섬유, 목재류등으로구분되며, 음식물류폐기물의경우는대부분의 EU 국가에서분리수거체계를갖추고있다

379 음식물류폐기물등 BMW 의전형적인처리흐름은발생단계, 배출, 수거와수송단계, 처리단계, 최종단계 ( 처분이나유효이용 ) 로구분할수있다. 여기서분리수거되지않은유기성폐기물은매립지에서최종처분되며, 이렇게매립처분되는양을줄이기위한다양한정책이추진되고있다. EU 각국의 BMW 구분및분리수거체계를 < 표 7-1> 에나타내었다. 분리수거나매립처분되는비율에있어서도국가별로큰차이를보인다. 매립처분되는양을줄이기위해필수적인사항으로분리수거지역을확대하기위한정책을개발하고있다. 현재, 유럽국가들은 1999 년제정된 EU 의매립법령에의한단계적인 BMW 매립저감규정에따라분리수거및재활용, 처리를위한규제방안마련및기술개발을활발히추진중에있다. 유럽연합의매립규정에의한향후의 BMW 매립저감목표는 < 표 7-2> 와같다. < 표 7-2>EU LandfilDirective 에의한생분해성폐기물의매립저감목표 목표연도 저감목표 (1995 년매립량기준 ) 2006 년 25% 2009 년 50% 2016 년 65% 한편, 유럽연합은이러한매립저감목표를달성하기위해,BMW 의생물학적안정화에관한법령을제정중에있다 (Directiveon Biowaste). 그대략적인내용을보면, 법령의대상이되는폐기물은모든종류의생분해성폐기물로서, 생분해성폐기물관리의우선순위, 발생및분리수거, 매립가능한폐기물, 처리공정등에관한사항이포함될것으로보인다. 앞서 제 1 장연구의개요 에서설명한바와같이현재국내외여건상유기성폐기 물을재활용대상으로관리할수밖에없는실정이다. 이와같은유기성폐기물재활 용확대를위해서는다음과같이유기성폐기물종합관리대책의마련이필요하다

380 첫째, 정부부처간종합대책마련이필요하다. 육상에서직매립이금지되고재활용시스템이완비되어있지않은상태에서해양배출을억제할경우유기성폐기물의부적정처리로인한환경오염등의문제가예상된다. 따라서육상의재활용및처리시설정비에맞추어단계적으로해양배출량을줄이는것이필요하다. 둘째, 물질간종합관리가필요하다. 다양한종류의유기성폐기물의성분과특성을고려하여다양한재활용및처리방법에의해효과적으로재활용및처리하고, 필요시두가지이상의유기성폐기물을혼합하여재활용하거나처리하는방안등을강구하는것이필요하다. 셋째, 기술간종합대책이필요하다. 재활용제품의수요를감안하여경제성 환경성이우위에있는재활용기술을우선적으로선택하고, 단계적으로중간처리방법및최종처리기술을선택하는등다양한재활용및처리기술을종합적으로혼합활용하는것이중요하다. 넷째, 지자체간공동대처가필요하다. 지자체간독립적인폐기물관리에서이웃지자체간광역적협력체제를구축하는것이중요하다. 다섯째, 사회주체간건설적인합의도출이필요하다. 유기성폐기물의재활용및처리과정의비용과환경부하저감을위해주민-비주민 -NGO- 지자체간대화및건설적합의형성으로상호이익을추구하는것이중요하다. 여섯째, 국제적협력체제형성이필요하다. 지구의바이오매스를자원으로순환이용하고, 해양오염방지, 지구온난화방지를위해서기술및정보교류등의협력이필요하다. (2) 자원화시설용량의적정화음식물류폐기물자원화시설의규모도수거비용을감안하여적절히선택해야한다. 대형시설은처리단가는저렴하지만수거운반거리가길어지면수거운반비가높아져서총처리단가는다시올라가기때문이다. 시설용량의크기는도시지역은인구가밀집되어있어서 2~3 지자체의음식물류폐기물배출량을자원화할수있는규모로설치된다면규모의경제를달성하여설치비와운영비를크게절감할수있다. 특히앞장에서이루어진운영비분석에의하면운영비중인건비의비중이가장큰데, 운영인력소요는시설규모가커져도 -336-

381 정비례하여증가하지않기때문에시설규모를크게하면운영비절감효과가생기 게된다. (3) 지역별여건을감안한자원화시설설치 1) 도시지역도시지역의자원화시설설치는자원화방법과규모의선택이라고하겠다. 자원화방법은건식사료화방식이나건조퇴비화방식, 혐기성소화방식이개방형으로된호기성퇴비화방식보다는선호된다고하겠다. 왜냐하면, 개방형호기성퇴비화방식은냄새가심하고넓은부지면적이필요하기때문에도시지역에서는선택하기어렵다. 그러나완전밀폐형호기성퇴비화방식은도시지역에서도선택할수있다. 2) 농촌지역농촌지역에서농업활동에수반하여발생되는유기성쓰레기에대해서도별도의자원화체계가마련되어야한다. 주거형태나음식물류폐기물수거운반거리가도시지역에비하여멀고, 배출되는음식물류폐기물의성상이나발생량도도시지역과는다르기때문이다. 농촌지역에대해서는지역의주요산업특성을고려하여축산농가가많은지역에서는사료화를유도하되음식물류폐기물을사료화하는농가에대해서는시설설치비나수거운반비에대한지원이있어야한다. 축산농가가적어서사료에대한수요가적거나없는농촌지역은사료화보다는퇴비화시설을설치하는것이적절하다. 왜냐하면사료화는가까운거리에수요처가없으면경제성확보가어렵고, 농촌지역은시설설치부지의확보가도시지역보다용이하고냄새로인한민원발생이적기때문이다. 습식사료화방식이아닌건식사료화방식을선택할수있지만, 일반적으로건식사료화방식은시설규모가작은경우에는단가가매우높고, 건식사료로만들어진이후에도영양성분을맞추기위해부형재혼합등이필요하다. 따라서농촌지역에퇴비화시설을설치하는것이건식사료화시설을설치하는것보다경제적측면에서유리하다

382 또한농촌지역은도시지역보다는수거운반거리가멀기때문에시설규모를작게하여수집운반비용을낮추고, 생산된퇴비를현지에서이용할수있어야한다. 특히강원도의농촌지역처럼면적은넓지만가구수가적고생활권이서로멀리떨어져있는지역은기초지자체별로자원화시설을설치하여당해지자체에서발생하는음식물류폐기물을직접처리하는것이바람직하다. (4) 매립지반입수수료현실화를통한재활용촉진방안검토환경부 (2002) 의 제2차국가폐기물관리종합계획 (2002~2011) 에따라매립의기회비용, 외부비용등을내부화하여매립처리의사회적비용을정확하게반영할수있도록매립지반입수수료를현실화하여야할것이다. 매립지반입수수료를현실화하여유기성폐기물직매립금지규정의도입목적에따라유기성폐기물이처리될수있도록해야할것이다주36). 주 36) 영국은매립세제도를도입하여매립으로인한외부비용의내부화 (internalize) 를기하고폐기물발생의감량및재활용촉진을유도하여재활용율을 2% 에서 5% 로, 소각율은 14% 에서 32% 로제고함으로써그만큼매립처리량이줄어들었고, 프랑스는 '92년매립세를도입하여매립지확보난을줄여주고징수된세금은폐기물처리시설설치및기술개발에전액지원하고있다. 자료 : 김광임 (2001), 국가폐기물관리종합계획시안마련을위한연구 -폐기물관리목표설정을중심으로 -, pp

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389 부 록 1. 조사대상시설설문지 ( 음식물류폐기물 ) 2. 해외출장결과보고 3. 해외연구사례 ( 요약문 ) 4. 영문자약어표 ( 略語表 )

390

391 부록 1. 조사대상시설설문지 ( 음식물류폐기물 ) 음식물류폐기물처리시설현황조사 Ⅰ. 처리시설개요 * 시설명 대표자 핸드폰 시설주소 시설전화번호 FAX 시설소유 ** 운영주체 ** * 음식물류폐기물처리시설만해당되며축사등은제외됩니다. ** 시설소유와운영주체는공공의경우시 군 구를, 민간의경우사업체명을기입해주십시오. Ⅱ. 처리시설건물위치도 ( 건물, 축사등의위치를간략히그려주십시오 ) -347-

392 Ⅲ. 처리방법의변화 * 처리방법 방법 ** 축종 축종 가동시기 ( 년, 월 ) 허가, 신고, 등록 시설용량 현황 ( 톤 / 일 ) 실제처리량 ( 톤 / 일 ) * 처리방법의변화과정을시간순으로기입해주십시오. 사료화시설에서대상축종이변경되었을경우에도변화과정을기입해주십시오. ** 처리방법은사료화, 퇴비화, 혐기성처리, 하수병합처리, 소각, 매립중에서선택해주십시오. 2개이상의처리방법을사용하고있을경우각각의가동시기, 시설용량, 실제처리량을기입해주십시오. *** 폐기물처리업허가, 폐기물재활용신고, 폐기물처리시설설치신고, 단미사료제조업등록, 비료생산업등록등을기입해주십시오. Ⅳ. 처리시설의설립투자및시설지원현황 년도 투자및시설지원목적 ( 사유 ) 투자및지원내역 비고 시설의증설, 2 차오염물질 ( 악취, 폐수등 ) 처리시설신설및증설등의투자가있었을경우투자사유 ( 목적 ) 및투자 지원내용을기록해주십시오. 투자금액과관련된내용은 Ⅹ. 처리시설의시설지원비용현황 의항목 에서별도로조사하고있습니다. 해당조사란과연계하여답안작성을해주십시오

393 Ⅴ. 인력및기계 / 장비보유현황 1. 인력보유현황 인력투입공정 투입인력역할 인원수 비고 인력투입은일반관리직 ( 행정 ), 기술직으로구분될수있으며, 기술직의경우투입되는공정을기록하여 주시고이외관리직은 관리직 으로기록하여주십시오. 역할은공정별구분된역할이있으면, 이를구분하 여기록해주시면됩니다. 2. 설비의보유및운영현황 처리에이용되는설비의종류및운영현황에대하여기술하여주십시오. 기기명 ( 용도또는사용공정기록요망 ) 구입년도 용량 ( 처리량 / 파워 ) 대수 구입가격 내구년수 3. 차량의보유및운영현황 처리에이용되는차량의종류및운영현황에대하여기술하여주십시오. 장비명 규격 투입대수 운전시간 (hr/ 일 ) 연료종류 연료사용량 (l/ 월 ) 트럭 5 톤 트럭 2.5 톤 수거전용차량 5 톤 수거전용차량 2.5 톤 포크레인 스키드로우더 폐수차량 -349-

394 Ⅵ. 음식물류폐기물반입현황 200 년 ( ) 월현재 음식물류폐기물반입지역 ( 시, 군, 구 ) 배출원종류 반입방식 * 반입비 평균반입량 지급주체 ( 톤 / 일 ) 반입비 *** 반입비 단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장단독주택공동주택감량의무사업장기타사업장계 * 반입방식은다음중에서선택하여번호를기입해주십시오. 1 지방자치단체에서수거하고운송하여줌 2 지방자치단체가집하장까지운송후, 본시설에서수거하여옴 3 수거대행업체에서수거하고운송하여줌 4 본시설에서수거, 운송을모두직접함 5 기타 ( ) ** 처리비지급주체는다음중에서선택하여번호를기입해주십시오 1 지방자치단체 2 수거대행업체 3 배출원에서직접지급 5 기타 ( ) *** 톤당처리비 : 원 / 톤, 월별처리비 : 원 / 월로기입해주십시오

395 Ⅶ. 반입음식물류폐기물성상 1. 반입음식물류폐기물물리적조성 두가지이상의조성이함께있는경우, 중량이큰쪽의조성으로분류함을원칙으로함 음식물 이물질 구분 비율 (%) C 비율 (%) H 비율 (%) O 비율 (%) 합계 (%) 저위발열량 LHV(kcal) 곡류 채소류 과일류어육류뼈류기타 ( 주조성 ) 소계 유리금속비닐 / 플라스틱 석재종이목재기타 ( 이물질 ) 소계 합계 100 고위발열량 HHV(kcal) 반입음식물에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오. 2. 삼성분, 겉보기밀도,pH, 염분수분휘발성겉보기분석회분 ph 염분함량고형물밀도항목구분 %, 습기준kg / m3 - %, 습기준 염분 %, 건기준 반입음식물 3. 중금속함량 구분 분석항목 Zn Ni Cu Cd Pb Cr +6 mg/ kg, 건기준 As Hg 반입음식물 -351-

396 Ⅷ. 처리시설 1. 처리시설의공정도 ( 공정도가있을경우공정도를첨부해주시고없을경우여백을이용하여공정도를그려주십시오 ) 공정도 -352-

397 2. 퇴비화방법 ( 퇴비화시설의경우 ) 해당되는방법에 표시를해주십시오. 호기성퇴비화석회안정화지렁이퇴비화발효 부숙없이부재료와혼합후퇴비제조업체에공급기타 ( ) 3. 혼합되는부재료의종류, 혼합비율및비용 종류 수분조절제분뇨음식물톱밥목편폐가구분쇄우분돈분계분인분소계 석회 기타 계 비율 (%) 100% 단가 ( 원 / kg ) ( 제조된음식물퇴비와가축분퇴비를혼합하여별도의퇴비를생산할경우 ) 종류 음식물퇴비 가축분퇴비 기타 계 비율 (%) 100% 4. 용수사용현황 공급처 : 자체생산, 지자체, 정수사업장, 공단등, 용수원 : 지하수, 상수도, 공업용수등 용수원 공급쳐 투입공정 투입용도 투입량 ( m3 / 일 ) 비용 -353-

398 5-1. 전력사용현황 자체생산 / 사용 / 판매량제외 구분 내역 외부수전기관외부수전전력비용 ( 천원 / 년 ) 외부수전전력총량 (MWh/ 년 ) 공장동사용전력량 (MWh/ 년 ) 사무동및부대시설사용전력량 (MWh/ 년 ) 5-2. 전력외에너지원사용현황 구분 연간사용량 ( 단위표기 ) 연간소요비용 ( 원 / 년 ) 공급원 벙커 C유 LNG LPG 등유 경유 6. 투입약품 약품종류 투입공정 투입용도 투입량 (kg/ 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 비고 부재료이외공정상투입물 ( 미생물제재, 소독제, 화학약품등의모든투입물질을포함하며, 구분하여기 록해주십시오.) 의내역을기록하여주십시오

399 7. 제조된퇴비의유통현황퇴비생산량 ( 톤 / 일 ) ( ) 톤 / 일퇴비보관량 ( 톤 / 일 ) * ( ) 톤 / 일 처리산물의유통현황 공급처 ** 사용용도 *** *** 공급량 공급량 ( 톤 / 일 ) 판매방법판매가 **** ( 원 / 톤 ) ( 포장 / 벌크 ) * 퇴비보관량은퇴비생산량중공급 사용되지못하고남는일일평균량을말합니다. ** 공급처는자가이용의경우 자가이용 으로기입하시고퇴비제조업체의경우회사명을기입하시고농가의경우 농가 10 개소 와같이공급농가의수를기입해주십시오. *** 사용용도는퇴비, 퇴비원료, 매립또는기타특정용도 ( 토지개량재, 매립복토재등 ) 를기입해주십시오. **** 무상공급의경우 무상공급 이라고기입하시고처리비를주고공급할경우 처리비 30,000 원 / 톤 과같이기입해주십시오. 8. 퇴비화산물의성상 제조된퇴비에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분,pH, 염분수분휘발성겉보기분석회분 ph 염분함량고형물밀도항목구분 %, 습기준kg / m3 - %, 습기준 염분 %, 건기준 반입음식물 8-2. 원소조성 구분퇴비 분석항목 C H O N S 회분 %, 건기준 8-3. 중금속함량 구분 분석항목 Zn Ni Cu Cd Pb Cr +6 mg/ kg As Hg 퇴비 -355-

400 2. 사료화방법 ( 건식사료화시설의경우 ) 해당되는방법에 표시를해주십시오 건식사료화 ( 수분약 15% 이하 ) 건조발효사료화 ( 발효제첨가 ) 열풍건조방법진공건조방법원적외선건조방법호기성고온발효방법 ( 수분약 30%) 혐기성 ( 효모, 유산균 ) 발효방법 ( 수분 40~50%) 액상발효건조방법 ( 수분 12%) 3. 혼합되는부재료의종류, 혼합비율및비용 종류 음식물 단미사료 ( 옥수수등 ) 옥수수대두박 발효식품가공부산물기타계미생물 비율 (%) 100% 단가 ( 원 / kg ) 4. 용수사용현황 공급처 : 자체생산, 지자체, 정수사업장, 공단등, 용수원 : 지하수, 상수도, 공업용수등 용수원 공급쳐 투입공정 투입용도 투입량 ( m3 / 일 ) 비용 5-1. 전력사용현황 자체생산 / 사용 / 판매량제외 구분 내역 외부수전기관외부수전전력비용 ( 천원 / 년 ) 외부수전전력총량 (MWh/ 년 ) 공장동사용전력량 (MWh/ 년 ) 사무동및부대시설사용전력량 (MWh/ 년 ) -356-

401 5-2. 전력외에너지원사용현황 구분 연간사용량 ( 단위표기 ) 연간소요비용 ( 원 / 년 ) 공급원 벙커 C유 LNG LPG 등유 경유 6. 투입약품 약품종류 투입공정 투입용도 투입량 (kg/ 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 비고 부재료이외공정상투입물 ( 미생물제재, 소독제, 화학약품등의모든투입물질을포함하며, 구분하여기 록해주십시오.) 의내역을기록하여주십시오. 7. 제조된사료의자체급여방법 ( 제조된사료를자가이용하는경우에기입해주십시오 ) 대상가축 마리수 급여기간 급여방법 급여량 -357-

402 8. 제조된사료의유통현황 ( 제조된사료를자가이용하지않고업체나농가에공급하는경우에기입해주십시오 ) 사료생산량 ( ) 톤 / 일사료보관량 * ( ) 톤 / 일 공급처 ** 사용용도 *** 대상축종 대상축종 **** 공급량 ( 톤 / 일 ) 판매가 ***** 판매가 ( 원 / 톤 ) 판매방법 ( 포장 / 벌크 ) 처리산물의유통현황 * 사료보관량은사료생산량중공급 사용되지못하고남는일일평균량을말합니다. ** 공급처는사료, 퇴비제조업체의경우회사명을기입하시고농가의경우 축산농가 10 개소 와같이공급농가의수를기입해주십시오. *** 사용용도는사료, 사료원료, 퇴비, 퇴비원료, 매립또는기타특정용도 ( 토지개량재, 매립복토재등 ) 를기입해주십시오. **** 사료로이용될경우대상축종을기입해주십시오. ***** 무상공급의경우 무상공급, 처리비를주고공급할경우 처리비 30,000 원 / 톤 과같이기입해주십시오. 9. 제조된사료의성상 제조된사료에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분,pH, 염분 구분 분석항목 수분함량 휘발성고형물 회분 ph 염분 %, 습기준 - %, 습기준 염분 %, 건기준 사료 9-2. 중금속함량분석항목구분사료 Cd Pb Hg mg/ kg 9-3. 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분 분석항목구분 조단백 (%) 조지방 (%) 사료 조섬유 (%) 조회분 (%) 9-4. 아플라톡신 B1, 살모넬라 D 그룹분석항목아플라톡신 B1(ppb) 구분사료 살모넬라 D 그룹 (ppb) -358-

403 2. 사료화방법 ( 습식사료화시설 ) 해당되는방법에 표시를해주십시오 습식사료화 ( 수분 70~80%) 파쇄 가열후급이파쇄 가열 미생물발효후급이 기타 ( ) 3. 혼합되는부재료의종류, 혼합비율및비용 종류 음식물 단미사료 ( 옥수수등 ) 옥수수대두박 발효미생물 식품가공부산물 기타 계 비율 (%) 100% 단가 ( 원 / kg ) 4. 용수사용현황 공급처 : 자체생산, 지자체, 정수사업장, 공단등, 용수원 : 지하수, 상수도, 공업용수등 용수원 공급쳐 투입공정 투입용도 투입량 ( m3 / 일 ) 비용 5-1. 전력사용현황 자체생산 / 사용 / 판매량제외 구분 내역 외부수전기관외부수전전력비용 ( 천원 / 년 ) 외부수전전력총량 (MWh/ 년 ) 공장동사용전력량 (MWh/ 년 ) 사무동및부대시설사용전력량 (MWh/ 년 ) -359-

404 5-2. 전력외에너지원사용현황 구분 연간사용량 ( 단위표기 ) 연간소요비용 ( 원 / 년 ) 공급원 벙커 C유 LNG LPG 등유 경유 6. 투입약품 약품종류 투입공정 투입용도 투입량 (kg/ 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 비고 부재료이외공정상투입물 ( 미생물제재, 소독제, 화학약품등의모든투입물질을포함하며, 구분하여기 록해주십시오.) 의내역을기록하여주십시오. 7. 제조된사료의자체급여방법 ( 제조된사료를자가이용하는경우에기입해주십시오 ) 대상가축 마리수 급여기간 급여방법 급여량 8. 제조된사료의유통현황 ( 제조된사료를자가이용하지않고업체나농가에공급하는경우에기입해주십시오 ) 사료생산량 ( ) 톤 / 일사료보관량 * ( ) 톤 / 일 공급처 ** 사용용도 *** 대상축종 공급량대상축종 **** ( 톤 / 일 ) 판매가 ***** 판매가 ( 원 / 톤 ) 판매방법 ( 포장 / 벌크 ) 처리산물의유통현황 -360-

405 * 사료보관량은사료생산량중공급 사용되지못하고남는일일평균량을말합니다. ** 공급처는사료, 퇴비제조업체의경우회사명을기입하시고농가의경우 축산농가 10 개소 와같이공급농가의수를기입해주십시오. *** 사용용도는사료, 사료원료, 퇴비, 퇴비원료, 매립또는기타특정용도 ( 토지개량재, 매립복토재등 ) 를기입해주십시오. **** 사료로이용될경우대상축종을기입해주십시오. ***** 무상공급의경우 무상공급, 처리비를주고공급할경우 처리비 30,000 원 / 톤 과같이기입해주십시오. 9. 제조된사료의성상 제조된사료에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분,pH, 염분 구분 분석항목 수분함량 휘발성고형물 회분 ph 염분 %, 습기준 - %, 습기준 염분 %, 건기준 사료 9-2. 중금속함량 구분 분석항목 Cd Pb Hg mg/ kg 사료 9-3. 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분 구분 분석항목 조단백 (%) 조지방 (%) 조섬유 (%) 조회분 (%) 사료 9-4. 아플라톡신 B1, 살모넬라 D 그룹 구분 분석항목 아플라톡신 B1(ppb) 살모넬라 D 그룹 (ppb) 사료 -361-

406 2. 혐기성처리에서혼합되는부재료의종류와혼합비율 ( 혐기성소화시설의경우 ) 종류 음식물하수처리장슬러지 분뇨우분돈분계분인분소계 기타 NaOH 등알칼리사용량 희석수사용량 사용량 ( 톤 / 일 ) 3. 혐기성소화조산물 구분 여름철 (8 월 ) 겨울철 (1 월 ) 소화슬러지발생량 ( 톤 / 일 ) 소화조가스발생량 (m 3 / 일 ) 소화조가스의메탄함유량 (%) 소화조가스를이용한시설의에너지자급률 (%) 이용방법 비율 (%) 소화조가온 시설난방 소화조가스의이용방법 전력생산 이용하지않음 기타 ( ) 계 100% 소화조가스를이용한전력생산량 (kwh/ 일 ) 소화슬러지처리방법 다음중선택하여주십시오. 1 호기성퇴비화 2 소각처리 3 매립처리 4 해양배출 5 퇴비화시설또는퇴비제조업체로운송 6기타 ( ) -362-

407 4. 용수사용현황 공급처 : 자체생산, 지자체, 정수사업장, 공단등, 용수원 : 지하수, 상수도, 공업용수등 용수원 공급처 투입공정 투입용도 투입량 ( m3 / 일 ) 비용 5-1. 전력사용현황 자체생산 / 사용 / 판매량제외 구분외부수전기관외부수전전력비용 ( 천원 / 년 ) 외부수전전력총량 (MWh/ 년 ) 공장동사용전력량 (MWh/ 년 ) 사무동및부대시설사용전력량 (MWh/ 년 ) 내역 5-2. 전력외에너지원사용현황 구분 연간사용량 ( 단위표기 ) 연간소요비용 ( 원 / 년 ) 공급원 벙커 C유 LNG LPG 등유 경유 6. 투입약품 약품종류 투입공정 투입용도 투입량 (kg/ 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 비고 부재료이외공정상투입물 ( 미생물제재, 소독제, 화학약품등의모든투입물질을포함하며, 구분하여기 록해주십시오.) 의내역을기록하여주십시오

408 7. 호기성퇴비화산물 ( 소화슬러지를호기성퇴비화하는경우기입해주십시오 ) 퇴비생산량 ( 톤 / 일 ) ( ) 톤 / 일퇴비보관량 ( 톤 / 일 ) * ( ) 톤 / 일 공급처 ** 사용용도 *** *** 공급량 ( 톤 / 일 ) 판매가 **** 판매가 ( 원 / 톤 ) 판매방법 ( 포장 / 벌크 ) 퇴비유통현황 * 퇴비보관량은퇴비생산량중공급 사용되지못하고남는일일평균량을말합니다. ** 공급처는퇴비제조업체의경우회사명을기입하시고농가의경우 농가 10 개소 와같이공급농가의수를기입해주십시오. *** 사용용도는퇴비, 퇴비원료, 매립또는기타특정용도 ( 토지개량재, 매립복토재등 ) 를기입해주십시오. **** 무상공급의경우 무상공급 이라고기입하시고처리비를주고공급할경우 처리비 30,000 원 / 톤 과같이기입해주십시오. 8. 호기성퇴비화산물의성상 호기성퇴비화산물에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분,pH, 염분 구분 분석항목 수분함량 휘발성고형물 회분 ph 염분 %, 습기준 - %, 습기준 염분 %, 건기준 퇴비 8-2. 원소조성 구분퇴비 분석항목 C H O N S 회분 %, 건기준 8-3. 중금속함량 구분 분석항목 Zn Ni Cu Cd Pb Cr +6 mg/ kg As Hg 퇴비 -364-

409 2. 하수병합처리에서혼합되는부재료의종류, 혼합비율및비용 ( 하수병합처리시설의경우 ) 종류 음식물 우분 돈분 분뇨계분 인분소계 기타 NaOH 등알칼리사용량 희석수사용량 사용량 ( 톤 / 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 3. 용수사용현황 공급처 : 자체생산, 지자체, 정수사업장, 공단등, 용수원 : 지하수, 상수도, 공업용수등 용수원 공급쳐 투입공정 투입용도 투입량 ( m3 / 일 ) 비용 4-1. 전력사용현황 자체생산 / 사용 / 판매량제외 구분 내역 외부수전기관외부수전전력비용 ( 천원 / 년 ) 외부수전전력총량 (MWh/ 년 ) 공장동사용전력량 (MWh/ 년 ) 사무동및부대시설사용전력량 (MWh/ 년 ) 4-2. 전력외에너지원사용현황 구분 연간사용량 ( 단위표기 ) 연간소요비용 ( 원 / 년 ) 공급원 벙커 C유 LNG LPG 등유 경유 -365-

410 5. 투입약품 약품종류 투입공정 투입용도 투입량 (kg/ 일 ) 단가 ( 원 / kg ) 비고 부재료이외공정상투입물 ( 미생물제재, 소독제, 화학약품등의모든투입물질을포함하며, 구분하여기 록해주십시오.) 의내역을기록하여주십시오. 6. 하수병합처리산물 처리산물발생량 ( 톤 / 일 ) ( ) 톤 / 일 탈리액처리 ( ) 톤 / 일 다음중에서선택해주십시오. 1 하수처리장 2 차처리 ( 수처리 ) 계통으로유입 2 하수처리장고도처리계통으로유입 3 별도폐수처리시설로유입 4 기타 ( ) 처리산물의후처리방법 고액분리를하는경우 처리비용 ( 원 / 톤 ) 침전고형물처리 ( ) 톤 / 일 다음중에서선택해주십시오 1 하수처리장소화조유입 - 전체소화조처리량의 ( )% 2 소각처리 3 매립처리 4 퇴비화시설또는퇴비제조업체로운송 5 기타 ( ) 처리비용 ( 원 / 톤 ) 고액분리를하지않는경우 다음중에서선택해주십시오. 1 하수처리장 2 차처리 ( 수처리 ) 계통으로유입 2 하수처리장고도처리계통으로유입 3 하수처리장소화조유입 - 전체소화조처리량의 ( )% 4 기타 ( ) 처리비용 ( 원 / 톤 ) -366-

411 7. 하수병합처리산물의성상 하수병합처리산물에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분,pH, 염분 구분 분석항목 수분함량 휘발성고형물 회분 ph 염분 %, 습기준 - %, 습기준 염분 %, 건기준 산물 7-2.CODCr Cr,BOD 5,SS 구분산물 분석항목 COD Cr( mg /l) BOD 5( mg /l) SS( mg /l) Cr 7-3.T-N,T-P,VFA 구분산물 분석항목 T-N( mg /l) T-P( mg /l) VFA( mg /l) -367-

412 Ⅸ. 처리시설 2차오염물질의처리 ( 처리방법에상관없이기입해주십시오 ) 1. 처리시설에서발생되는폐수처리 * 일평균폐수량 ( 톤 / 일 ) ( ) 톤 / 일 폐수량산출근거 ( ) 톤트럭 ( ) 대 / 일 폐수처리방법 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 하수처리장에위탁처리 2 ( ) 대행업체에위탁하여해양배출 3 ( ) 시설에서자체처리후하천에방류 4 ( ) 시설에서자체처리후하수처리장에위탁처리 5 ( ) 시설에서자체처리후대행업체에위탁처리 6 ( ) 액비로토양에뿌림 7 기타 ( ) 투입약품, 전력, 슬러지발생량등을기입해주십시오 자체처리시방법 처리비용부담주체월평균처리비및분담비율 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 정부또는지방자치단체에서전액지원 2 ( ) 정부또는지방자치단체에서일부보조 3 ( ) 운영자가전액부담 4 기타 ( ) 정부또는지방자치단체 ( ) 원 / 월 운영자 ( )% ( )% 발생년월 내용 폐수에의한민원발생및행정조치사항 ** * 음식물류폐기물처리시설만해당되며축사등은제외됩니다. ** 이후발생한민원에대해서만기입해주십시오

413 1-1. 발생폐수성상 발생폐수에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 pH, 염분 구분 분석항목 ph 염분 ( mg /l) 폐수 총질소 (T-N), 총인 (T-P) 구분 분석항목 T-N( mg /l) T-P( mg /l) 폐수 COD Cr, BOD 5, SS Cr 구분 분석항목 COD Cr( mg /l) BOD 5( mg /l) SS( mg /l) 폐수 1-2. 해양배출할경우 발생된폐수를해양배출할경우아래표를채워주십시오. 차량종류이송거리유류사용량운반비용처리비용 1-3. 자체처리할경우 발생된폐수를자체처리할경우아래표를채워주십시오. 처리방법투입약품슬러지발생량슬러지처리방법처리비용 -369-

414 2. 처리시설에서발생되는잔재물처리 * 일평균잔재물량 ( 톤 / 일 ) 잔재물량산출근거 ( ) 톤 / 일 ( ) 리터규격봉투 ( ) 개 / 일또는 ( ) 톤트럭 ( ) 대 / 일 금속류 약 ( )% 유리 석재류 약 ( )% 비닐봉투 약 ( )% 플라스틱 약 ( )% 잔재물구성 껍질 뼈약 ( )% 목재류 약 ( )% 종이 천류 약 ( )% 음식물류폐기물등처리가능한부분 약 ( )% 기타 ( ) 약 ( )% 잔재물처리방법 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 규격봉투에넣어직접매립장으로운송 2 ( ) 규격봉투에넣어직접소각장으로운송 3 ( ) 규격봉투에넣어수거차량에반송 4 ( ) 그대로수거차량에반송 5 ( ) 자체소각 6 기타 ( ) 처리비용부담주체 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 정부또는지방자치단체에서전액지원 2 ( ) 정부또는지방자치단체에서일부보조 3 ( ) 운영자가직접부담 4 기타 ( ) 월평균처리비및분담비율 ( ) 원 / 월정부또는지방자치단체운영자 ( )% ( )% * 음식물류폐기물처리시설에서이물질분리하고남는잔재물만해당되며축사등에서발생하는폐기물은제외됩니다

415 2-1. 협잡물성상 발생협잡물에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오 삼성분 구분 분석항목 수분함량 휘발성고형물 %, 습기준 회분 협잡물 원소조성 구분협잡물 분석항목 C H O N S 회분 %, 건기준 발열량 구분 분석항목 고위발열량kcal / kg, 건기준 저위발열량kcal / kg, 습기준 협잡물 2-2. 매립처리시 발생된협잡물을매립처리할경우아래표를채워주십시오. 차량종류이송거리유류사용량처리비용 2-3. 소각처리시 발생된협잡물을소각처리할경우아래표를채워주십시오. 차량종류이송거리유류사용량처리비용 -371-

416 3. 처리시설에서발생하는악취처리 * 악취처리방법처리비용부담주체 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 탈취제살포 2 ( ) 세정식 - 수세법 3 ( ) 세정식 - 세정법 ( 산, 알칼리 ) 4 ( ) 생물학적처리 - Bio-Filter 5 ( ) 생물학적처리 - 토양탈취법 6 ( ) 흡착법 - 활성탄흡착법 7 ( ) 흡착법 - 이온교환수지법 8 ( ) 산화법 - 오존산화법 9 ( ) 산화법 - 염소산화법 10 ( ) 처리하지않는다 10 기타 ( ) 다음중선택하여 표시를해주십시오 1 ( ) 정부또는지방자치단체에서전액지원 2 ( ) 정부또는지방자치단체에서일부보조 3 ( ) 운영자가전액부담 4 기타 ( ) 시설건립시방지시설설치 ( ) 시설건립후추가설치 ( ) 처리시설설치비용월평균처리비및분담비율 ( ) 원정부또는지방자치단체운영자 ( )% ( )% ( ) 원 / 월정부또는지방자치단체운영자 ( )% ( )% 발생년월 내용 악취에의한민원발생및행정조치사항 ** * 음식물류폐기물처리시설만해당되며축사등은제외됩니다. ** 이후발생한민원에대해서만기입해주십시오 악취성상 발생된악취에대한시험분석결과가있으면아래표에기입해주십시오. [ 단위 : ppmv] 구분 분석항목 황화수소 메틸메르캅탄 황화메틸 이황화메틸 스티렌 암모니아 아세트알데히드 트리메틸아민 악취 -372-

417 Ⅹ. 처리시설건설및운영비용 * ( 월간자료제공 ) 수입 반입비용 ( ) 원 / 년 처리산물 ( 사료, 퇴비 ) 판매비 ( ) 원 / 년 부지비용 부지면적 ( ) 평 ( ) 원 고정비용 건축비용건물면적 ( ) 평 ( ) 원기계구입 설치비용 ( ) 원 고정비용소계 ( ) 원 수거 운반비 ( ) 원 / 년 인건비 급여 ( ) 원 / 년복리후생비 ( ) 원 / 년 보험료 ( ) 원 / 년 부지임대료 ( ) 원 / 년 감가상각비 ( ) 원 부재료구입비 ( ) 원 / 년 기타투입물구입비 ( 약품등 ) ( ) 원 / 년 시설유지 보수비 ( ) 원 / 년 전력비 ( ) 원 / 년 지출 사용유류 / 가스 ( 해당물에 O표 ) 중복사용의경우모두표시 ( 휘발유, 등유, 경유, 벙커 C, LPG, LNG) 운영비용 유류비 / 가스비 ( 가격또는사용량, 중복사용의경우모두기록 ) 종류 ( ), ( ) 원 / 년 종류 ( ), ( ) 원 / 년 종류 ( ), ( ) 원 / 년 수도세 ( 또는사용량 ) 도시가스비 ( 또는사용량 ) 실험분석비 외주가공비 폐수처리비 ( ) 원 / 년 협잡물처리비 ( ) 원 / 년 차량 / 시설보험료 세금과공과 ( 자동차세, 면허세, 환경개선부담금, 정기 검사료 ( ) 원 / 년 등 ) 지급수수료 ( 보증보험수수료, 무 인경비수수료, 안전관리대행수 ( ) 원 / 년 수료 ) 운영비용소계 ( ) 원 / 년 * 음식물류폐기물처리시설만해당되며축사등은제외됩니다. ** 시설에서음식물류폐기물를직접수거 운반할경우기입해주십시오. *** 기계감가상각비 = { 구입가격 ( 원 )-잔존가격( 원 )}/ 사용가능년수 ( 년 ) -373-

418 부록 2. 해외출장결과보고 I. 일반사항 1. 출장자 : 음식물류폐기물처리기술센터수석연구원한순금 2. 출장기간 : 2004 년 10 월 24 일 ( 일 )~ 10 월 28 일 ( 목 )(4 박 5 일 ) 3. 출장목적 : 유기성폐기물 LCA 관련자료가미흡하고, 각국의국가계획내에서의정책적지원 육성에대한연구가부족하므로,LCA 관련최대국제회의인 Eco-Balance 국제학술회의에참가하여유기성폐기물 LCA 관련정부 민간차원의연구사례를조사하여, 국내적용을위한벤치마킹을실시하고자함 4. 방문기관및장소 TheSixthInternationalConferenceonEcobalance EpocalTsukubaTsukuba,Japan 5. 관계자연락처 소속기관이름 ( 부서 ) 전화 / 휴대폰 FAX Address 獨立行政法人産業技術總合硏究所ライフサイクルアセスメント研究センター 盧在成 (LCA 手法硏究チーム ) noh-jaesung@ aist.go.jp 日本茨城縣つくば市小野川 朴弼柱 ( 環境效率硏究チーム ) park-pj@aist.g o.jp -374-

419 I. 주요청취내용 일자분야발표자주요발표내용 RiskAnalysisand Others Ralph ROSENBAUM, (SwissFederal Instituteof Technology Lausanne(EPFL) Advancesin Human Health and EcotoxicologicalLCIA:theOMN ITOX Base Model-Frameworkand Approaches TakHUR1),SeokJin HONG1),IkKIM2) (1)Konkuk Integration ofworkingenvironmentinto University,2)Korea LifeCycleAssessmentFramework Environmental Labeling Association) Decision Support Toolsin Environmental Policy-1 YoshihisaFUJI (TheUniversityof Tokyo) DevelopmentofComprehensiveModelof QualityConsciousDistribution ofpet BotleRecycling TakashiKAGIYAMA MaterialFlow based Cost/ Benefit (TokyoInstituteof Evaluation SchemeforRecyclingSystem Technology 10/25 OpeningPlenary David HUNKELER, LifeCycleCostingin CorporateContext: (AQUA+TECH System Boundaries,RelationstoLCA SpecialtiesSA) and Discounting Gerald REBITZER (Alcan Technology and Management) TowardsaCodeofPracticeforLife CycleCosting-Resultsfrom thesetac WorkingGroup on LCC Shinichiro A Hybrid LCC ofelectrichome NAKAMURA Appliancesbased on WIO (WasedaUniversity) LifeCycleCosting Yoshinori KOBAYASHI (Toshiba Corporation) A FrameworkofEnvironmentalRisk Evaluation based on FulCost Accounting Pil-Ju PARK (NationalInstituteof Estimation ofproductsustainabilityby Advanced Industrial CombiningQuality,Environmental,and Scienceand EconomicAspects Technology) -375-

420 10/26 Design for Environment Advanced LCA CaseStudy-1 PosterSession Damage Assessment Consumer Behaviorand the Environment Jae-sooJEONG1), Kun-moLEE2) (1)EcoeyeCo., 2)Ajou University) YingWANG (TheUniversityof Tokyo) HirooHARADA (NEC Corporation) EricO.WILLIAMS (United Nations University) TakeshiFUJIWARA (KyotoUniversity) DevelopmentoftheEcodesign Idea Generation Method forproduct Improvement MappingouttheConceptsand MethodologiesRelated tosustainable Development Developmentofan Ecodesign Toolfor ICT Systems Hybrid AnalysisofEnergyUsed to ManufactureaDesktop Computer A Studyon MaterialFlow and Stock with 투입 - 산출 Tables Kensuke KOBAYASHI LCIwith DiferentSystem Boundariesfor (TokyoUniversityof BuildingDemolition WasteProcessing Science) ReinaKAWASE (KyotoUniversity) Promotion Policiesand thetreatment Trend offood WasteRecycling NorihiroITSUBO (NationalInstituteof LIME -acomprehensivejapaneselcia Advanced Industrial Methodologybased on Endpoint Scienceand Modeling Technology) Ryouta I (pacificconsultants Co.Ltd.) KenshiITAOKA (FujiResearch Institute Corporation) YukoNAGATA (FujiResearch Institute Corporation) UncertaintyAnalysisofBiodiversity DamageAssessmentcaused byresource Extraction UncertaintyAnalyseson DamageFactors ofghg Emission on Human Health UncertaintyAnalysison Damage FunctionsofAirPolutants HirokiHONDO EfectsofInstalingResidentialPV (YokohamaNational Systemson thehouseholds' University) EnvironmentalA titudesand Behavior WATARU MINAMI EnvironmentalPolutantEmission from (Toyohashi LaundryCleaningDependingon Human Universityof LifeStyle Technology) YoshieHIRAYAMA Application ofanalyticalhierarchy (YokohamaNational ProcesstoAnalysisofConsumers' University) Decision MakingforProductsSelection ToshisukeOZAWA (NationalInstituteof QuantitativeEvaluation Method ofsocial Advanced Industrial AcceptabilityofProductsand Services Scienceand Technology) -376-

421 10/27 Waste Management Masaru TANAKA (Okayama University) WLCA (WasteLCA)forStrategicSolid WasteManagement AtsushiTERAZONO (NationalInstitute StructureofMaterialCyclesin EastAsia forenvironmental Studies) MasaakiFUSE Waste 투입-산출 LCA ofalternative (ChuoUniversity) RecyclingStrategiesofELV Masaharu MOTOSHITA CostBenefitAnalysisofWastePlastic (NationalInstituteof TreatmentTechnologiesbased on Life Advanced Industrial CycleImpactAssessmentMethod (LIME) Scienceand Technology) An Approach tofeasibilitystudyofa KaoriKAGOSHIMA WastewaterTreatmentProcessusingLCA (PE ASIA Resultsin averyearlydevelopment Corporation) Phase ClosingPlenary I. 주요조사내용 주요발표내용의요약문은 부록 3. 해외연구사례 ( 요약문 ) 에실음 Theme: Developing and Systematizing of Ecobalance Tools based on Life-Cycle-Thinking <10YearsAnniversaryofInternationalConferenceonEcobalance> 좌장 : Itaru YASUI, 제6회에코밸런스국제회의조직위원장, United Nation University 부학장, 일본 DoesLCA haveamisionis 1994LifeCycleAssessmentforDevelopmentofMaterialsandTechnologies 1996TheNew StatementLCA asacommonlanguage 1998ProgressinLCA forasustainablesociety 2000New MethodologyandToolsfordecisioningsustainablenew century 2002PracticalToolandtheoreticalPrincipleforSustainability 2004 Developmentand Systematizing ofecobalance toolsbased on Life Cycle Thinking -377-

422 Huamn Development Natural Resource Manag. Sustainable Science Sus. LCA Society LCI Life Cycle Thinking LCIA DfE Comunication Etc. Env. Sustainable Accounting Env. Human Activities Report Sustainable Earth Reduce Env.. Risk Sustainable Tech. Sus. Company "HumanDeveloment"=enlargepeople'schoices 경제성장의환경효과에관심을가졌던그로스만과크루거 (Grossman & Krueger) 주37) 는경제성장과환경오염간의역U자형의관계가존재할수있다고가정하였다. 그리고 1977 년부터 1988 년까지의세계보건기구 (WHO) 와지구환경감시체계 (GEMS) 의아황산가스일별 ( 日別 ) 농도자료를분석하여아황산가스오염도가이러한모습을보이는것을밝혀냈다. 이들에따르면 1인당국민소득이 $4,000~5,000 이될때전환점에도달한다고한다. 셀든과송 (Seldon & Son g) 주38) 도비슷한현상을밝혀냈으나그전환점이 $8,000 을넘어서며아황산가스와분진 (SPM) 만이이러한관계를보인다고한다. 학자들은이러한경제성장과환경오염간의관계를 환경쿠즈네츠곡선 (EnvironmentalKuznetCurve) 라고부른다. KeynoteLecture( 기조연설 ): 지방자치단체에있어서의환경행정과라이프사이클적사고의활용에대해 ~ 이론 부터실천까지 ~ 주 37)Grossman,G.M.andA.B.Krueger EnvironmentalImpactsofaNorthAmerican FreeTradeAgreement, NBER Working PaperSeriesNo.3914,Nov. 주 38)Seldon,T.M.and D.Song EnvironmentalQuality and Development;IsTherea Kuznets Curve forairpolution Emissions?, JournalofEnvironmentalEconomicsand Management,Vol.27.pp

423 (EnvironmentalAdministrationandUseofLife-cycleThinkinginLocal Government-CurentStatus,Chalengesand RequeststoIndustries,Consumers, Universities ) Masayasu KITAGAWA (Former President of Mie Prefecture, Prof. of the Okuma school of Public management, Waseda University) PanelDiscussion 의사결정에있어서의 LCA/ 라이프사이클적사고의활용촉진을위한정부, 기업, 소비자의역할에대해 Panelists:MathiasFinkbeiner,DaimlerChryslerAG,Germany SanaeHara,SaitamaUniversity,Japan Masayasu Kitagawa, Former President of Mie Prefecture, Waseda University,Japan NobuoSonoda,MatsushitaElectricIndustrialCo.,Ltd.,Japan RyoichiYamamoto,TheUniversityofTokyo,Japan Topics:Whatisourgoalforsolvingtheenvironmentalproblem withlca Gaps between goal and curent situation academia, government, industries,consumers TheMilestoneofSustainableDevelopmentRelatedConcepts/Methodologies MajorConceptsandMethodologiesproposedforSD Japan EU USA/Canada Eco-town(1997) Integrated Product Eco-productexhibition Policy(1999) (1999) <BeautyofLCA andmajorchalenge> Toavoidsolvingaproblem bycreatingaproblem! Noperfectsolutionjustsomegeneralthoughts -379-

424 how todolca how touselca LCA isnotarealism(goodorbad?),itisatool(usefulornotuseful) IV. 수집자료목록 1. ProceedingsofTheSixthInternationalConferenceonEcobalance(TheSociety ofnon-traditionaltechnology,2004,755pp.) 2. 第 6 回エコバランス國際會議アブストラクト集 ( 社 ) 未踏科學技術協會,2004, 100pp) 3. エコマテリアル研究センター成果報告集 2002 年 1 月 ~12 月 ( 獨立行政法人物質 材料硏究機構エコマテリアル研究センター, ,114pp) 4.SimaPro5.1.3BJapaneseversion1 매 -380-

425 부록 3. 해외연구사례 ( 요약문 ) 제목 식품폐기물순환촉진대책과처리방법동향 Promotion Policies and the TreatmentTrend offood Waste Recycling 국가 발표자 ReinaKAWASE,ToshihikoMASUI,YuzuruMATSUOKA 일본본연구에서는산업폐기물의동식물성잔사와사업계일반폐기물의음식물류폐기물에주목하여환경제약이부과된경우나식품폐기물순환촉진대책이실시된경우의경제영향과재활용방법이동향에대해응용일반균형모델을이용하여분석하였다. 재활용방법은물질재순환 (materialrecycle) chemicalrecycle 열이용 (thermalrecycle) 로서각각사료화 퇴비화 메탄발효를다루었다. 또,2010 년까지이산화탄소를 6% 삭감 (1990 년대비 ) 시키는것과최종처리를반감 (1996 년대비 ) 시키는것을환경제약으로서설정하였다. 식품폐기물순환의촉진대책으로서는재자원화부문에의보조금, 폐기물위탁처리가격의인상, 처녀재에대한과징금을조합하여시나리오를설정하였다. 그결과, 환경제약하에서도식품폐기물순환의촉진은경제를활성화시키고, 어떠한대책도취하지않은경우의시나리오와비교하여 GDP 손실을 1.5% 완화하였다. 또환경제약이없는시나리오에서는물질재순환이증가하고, 환경제약이부과된시나리오에서는물질재순환이증가하였다. 제목 일본판피해산정형영향평가기법 LIME 의개발 LIME-aComprehensiveJapaneseLCIA Methodologybased on EndpointModeling 국가 발표자 NorihiroITSUBO,AtsushiINABA 일본신뢰성이높은 LCA 데이터베이스의개발을목적으로한 LCA 국가프로젝트를통하여일본판의전과정영향평가기법 LIME(Life Cycle ImpactAssessmentMethod based onendpointmodeling) 이개발되었다.LIME 은일본의환경조건에기초한피해산정형의영향기법으로서, 동기법의개발은 LCIA 의신뢰성과투명성의비약적향상에공헌하는것으로생각되고있다. 동기법개발의최대목적은 LCIA 의주요단계인특성화, 피해평가, 통합화를체계적이고, 일관된시스템상에서실시하도록 3종의영향평가용리스트를개발하는데있다. 이들은 LCA 프로젝트종료와동시에시험공개되고있고, 이미제품 LCIA 나환경효율, 기업평가등에활용되고있다. 본발표에서는 LIME 의특징에대해설명하고,LIME 에관련된 LCIA 연구의최근동향에대해소개한다

426 제목 전략적폐기물관리를위한 WLCA( 폐기물 LCA) WLCA (WasteLCA)forStrategicSolidWasteManagement 국가 발표자 MasaruTANAKA,YasuhiroMATSUI,AyakaNISHIMURA 일본 21 세기에는천연자원이나환경을중시하는순환형사회로전환할필요성이널리인식되게되었다. 비용, 에너지 자원, 환경부하의교대 (tradeof) 를입각한위에서우리의사회시스템, 특히폐기물관리시스템의최적화를도모할필요가있다. 의사결정자에게는기술 정책의다양한선택지에대한정량적정보에기초하여 bestbalance 를추구할것이요구된다. 그러나, 폐기물관리에있어서의결정은매우한정된정보에의해결정되는것이많은것이현실이다. 저자들은 WLCC 와 WLCA 에기초한전략적폐기물관리를위한계획툴을개발하고있는바이다. 본고에서는폐기물관리에있어서의의사결정상의과제를제시함과동시에툴의틀을소개한다. 또, 본툴을특정지역에적용하였기때문에몇가지폐기물처리시나리오 선택지의평가결과를제시한다. 제목 전과정환경영향평가기법을이용한폐플라스틱처리기술의비용편익분석 CostBenefitAnalysisofWastePlasticTreatmentTechnologies basedonlifecycleimpactassessmentmethod(lime) 국가 발표자 Masaharu MOTOSHITA,Norihiro ITSUBO,HiroshiYAGITA, AtsushiINABA 일본 주요한폐플라스틱처리기술에대해목록분석데이터를기초로,LIME 을이용하여환 경영향평가를수행하였다. 환경영향은사회비용으로산출하였다. 각처리기술에관해서, 사회비용에의한환경영향의시점에서의평가에덧붙여, 처리에따르는비용도아울러 계상함으로써비용편익분석을하여평가하였다. 연소과정을포함하는처리기술에서는 사회비용증가가현저하였다.material 및 chemicalrecycle 은사회비용을억제할수있 고, 더욱이비용편익효과도다른처리기술에비해높은것이밝혀졌다. 현재의일본에서 의폐플라스틱처리에의해발생하는사회비용및처리비용은각각약 4,160 억엔,170 억 엔으로추산되었다. 현재의처리시스템에서사회비용이증가하지않도록하는제약조건 하에서처리비용이최소가되도록처리기술의대체를한경우, 처리비용은약 32%, 사 회비용은약 216% 줄일수있는가능성이있는점이시사되었다

427 제목 개발초기단계에 LCA 적용에의한폐수처리프로세스의실용화방책검토제안 An Approach to Feasibility Study ofawastewatertreatment 국가 ProcessusingLCA ResultsinaVeryEarlyDevelopmentPhase 발표자 KaoriKAGOSHIMA,KiyomiARAKAWA,JohannesGEDIGA, KeikoIRIYAMA 일본 폐수의재이용을포함한수처리기술은지금까지공해방지대책이나수자원대책을중 심으로해서큰공헌을해오고있다. 지금까지의기술은비용의최소화및효율의최 대화추구를주체로검토가진행되어, 지구온난화문제등의환경면의배려는상대적으 로낮은편이었다. 수처리에서발생하는오니나폐기물의처리 처분에의한환경영향 은무시할수없어앞으로는순환형사회에적합한수처리기술로의전환을도모할필요 성이생기고있다. 발표자들은 슬러지감용화와인회수를조합한폐수처리프로세스 를향후의 에너지절약형폐수처리로서개발중이다. 이기술의개발초기단계에 LCA 를 적용하여, 처리약제의변경에의한한층더환경부하저감을실현한사례를소개한다. 제목 품질과환경 경제적측면의통합에의한제품의지속가능성에관한예측 Estimation of Product Sustainability by Combining Quality, Environmental,andEconomicAspects 국가 Pil-Ju PARK,Kiyotaka TAHARA,Norihiro ITSUBO,Atsushi 발표자일본 INABA 당연구의목적은제품의사회적측면을명확히하고, 경제, 환경과사회적측면을 통합함으로써지속가능성지표의산정방법을개발하는것이다. 제품의사회적측면은, 제 품의사회책임 (PSR) 으로표현되고, 그 4 가지요소는공급자, 종업원, 정부및소비자관 련 PSR 로정의된다. 소비자관련 PSR 은제품품질로받아들일수있다. 제품품질은다음 3 가지단계를거쳐평가되었다.scaling, 가중치부여및점수부여이다. 제품의지속가 능성은여기에서는제품의환경수치와경제수치의합계에서제거한제품품질의우선치 로표현되고, 제품의사회적측면으로서설정되었다. 제안되는방법을 Sn37Pb 및무연 땜납등의실제제품에적용하였다.Sn37Pb 및무연땜납제품에관한 4 가지차원및 8 가지속성을결정하고, 각제품의품질가치및지속가능성을산정하였다

428 일반폐기물처리의 2가지매립기술의전과정비교평가 제목 Comparative Life Cycle Assessment of Two Landfil 국가 TechnologiesfortheTreatmentofMunicipalSolidWaste 발표자 Jean-Francois MENARD, Rejean SAMSON, Louise DESCHENES,PascalLESAGE 캐나다 전과정평가를사용하여, 일반폐기물 (MSW) 처리의 2가지폐기물매립방법 ( 공학적매립 과 bioactor 이용매립 ) 을비교하였다. 전과정영향평가방법 EDIP97 을환경영향특성화의 단계까지사용하였다. 일반폐기물에서발생하는이산화탄소는생물유래의이산화탄소 라고생각하여, 온실효과가스에는포함시키지않았다. 분해성의탄소잔사는매립지에서 는분리된상태로남기때문에매립처리에있어서최적이아닌상태는결과적으로환경 우위성을가진다. 전과정목록평가에의해 bioreactor 는공학적매립방법에비해자원소 비량이적은것을알수있다.bioreactor 매립인경우의일반폐기물의잔존율은 25% 미 만이라고추정되고, 매립에사용하는재료의필요량은처분장의규모에비례한다. 평가 된영향은필연적으로부가적인에너지생산 ( 천연가스에의한발전소및산업용보일 러 ) 에관련하여, 매립가스의발생량은공학적매립지에대해 bioreactor 매립에서는평균 91% 상회하였다. 이것은매립가스는매립지폐쇄후모니터링기간이종료되면 1) 에너 지로서가격이안정하지않다,2) 발생이천천히일어나고, 대부분은미처리로방출되기 ( 요컨대, 이산화탄소까지변환되지않는다 ) 때문이다. 제목 GPLS 를사용한물질흐름 (MaterialFlow) 에기초한순환계비용대효과펑가 MaterialFlow based Cost/ BenefitEvaluation Scheme for 국가 RecyclingSystem 발표자 AtsushiAOYAMA,TakashiKAGIYAMA,YujiNAKA 일본 새로도입되는제품이나제조프로세스의환경부하저감에미치는기여를평가하기위 한전과정평가 (LCA) 는기법이나그것을실행하기위한소프트웨어툴에대한수요가 높아지고있다. 그렇지만현행의 LCA 기법이나 LCA 툴의기능은사회경제적측면에서의 순환계의실현가능성의평가기능을갖고있지않다. 본연구에서는제품전과정의모델 작성, 시뮬레이션환경인 Green Production and LogisticsSimulator(GPLS) 를이용하여 순환계의비용대효과의평가를하는방법을제시한다. 제안하는방법은 botle 용 PET 수 지전과정을사례연구로검증되었다

429 제목 도시고형폐기물의처리프로세스를대상으로하는시간및장소의존전과정평가의시뮬레이션모델화 Timeand SiteDependentLCA Simulation ModelingforMSW 국가 TreatmentProcesses 발표자 임송택, 정재수, 허탁 Song-TaekLIM1),Jae-sooJUNG1),TakHUR2) (1)EcoeyeCo.,2)KonkukUniversity) 한국 도시고형폐기물의소각및매립프로세스에관한첫전과정평가연구가실시되었다. 측정데이터, 이론적데이터, 물리 화학적인과관계및경험적조정법을이용하여전환 계수를작성하였다. 폐기물처리방법별투입및산출의전환계수와폐기물처리시스템의 구성요소를검토하고, 폐기물처리시스템에준한전과정목록및전과정평가의평가결과 를이동계수로신속하게나타내는것이가능한시간규모및지역사례등비교가능한시 뮬레이션모델을개발하였다. 도시고형폐기물의처리프로세스에의한잠재적환경영향 은지구온난화가스의방출에현저하게좌우되는한편으로, 에너지를회수하는점에서 그영향도경감된다. 환경영향의유효한저감에관해서는소각프로세스에서의에너지 회수율을증대시키고, 매립프로세스의경우는매립가스의회수율향상및그것을이용 한발전을할필요가있다. 제목 수급균형을고려한축산계폐기물처리모델의구축 DevelopmentofLivestockManureDisposalModelTakinginto 국가 AccounttheSupply-DemandBalance 발표자 TomokoIWATA1),YutakaGENCHI2),AtsushiINABA2),Sohei SHIMADA1) 일본 가축분뇨는바이오매스유효이용의관점에서적정처리시스템의조급한구축이요망 되고있다. 본연구에서는분뇨발생량과처리에의해생산되는전력과비료의수요량에 맞게다종의축산분뇨를처리하기위한프로세스결정모델을구축하였다. 에너지를유 효이용하면서처리비용을저감시키는조건을검토하였다. 그결과, 상정된분뇨처리기술 중에서도메탄발효기술이 CO2 배출량삭감에크게공헌하고있었다. 더욱이도입비용 을낮게유지하면서도메탄발효기술이도입되는조건을검토하였다. 그결과상정된 5 종의분뇨발생량에큰편차가있을경우에는비용상승을완화하기위한대체기술을도 입할수없기때문에메탄발효도입비용이급증하는것이시사되었다

430 Over-flow PotentialMaps 을이용한지역물질흐름의시각화 제목 Visualization of Regional Material Flow using Over-flow 국가 PotentialMaps 발표자 Tatsunori SAKAMOTO1), Hiroki TANIKAWA1), Seiji HASHIMOTO2),YuichiMORIGUCHI2) 일본 도시구축물로서축적되어있는건설자재는갱신시기를맞는폐기물로서새로운물질 흐름을일으킨다. 본 연구에서는지역물질균형을 시각화하는것을목적으로하고, OPM(Over-flow PotentialMap) 의구축을한다.OPM 에의해장래에걸친건설계폐기 물의발생밀도를자재별로지도로표시하는것이가능해졌다. 제목 지방자치단체의인프라정비의 LCI- 치바시 음식물류폐기물회수시스템 의사례 LCI of Infrastructure Maintenance of Local Government-an 국가 ExampleoftheGarbageRecoverySystem inchiba 발표자 Cuifen YANG,Akio SHIMIZU,MasayukiSAGISAKA,Atsushi INABA 일본 일본에서는음식물류폐기물이거의전량소각 매립되고있는것이현실이다. 그들 음식물류폐기물의재활용을촉진하기위해서도효율적인음식물류폐기물분별회수시스 템을구축하는것이중요하다. 본연구에서는치바시를대상으로일반계 사업계음식 물류폐기물의분별회수시스템의가능성에대해검토하였다. 해석에서는지역메쉬통계 데이터에기초하여음식물류폐기물배출량을추정하고, 그배출량분포도상에서도로를 가미한회수거리를고려한음식물류폐기물회수모델을구축하였다. 또, 음식물류폐기물 의회수단계에서비용, 에너지소비량및환경부하배출량에감도분석을하고, 마지막으 로음식물류폐기물회수단계에서의비용, 에너지소비량및 CO2 배출량을추계하였다

431 제목 E2-PA 에의한외부불경제부분의환경정량평가기법의검토 ExaminationofQuantitativeEnvironmentalAssessmentMethod 국가 ofexternaldiseconomiesbasedone2-pa 발표자 MasahitoAIZAWA,KenASAOKA,ChikakoUSAMI,Tomoyuki HATA,MihoARAKAWA 일본 지속가능한사회를구축하는상에서기업에게는그활동이나제품, 서비스에있어서 의환경에대한대응의책임이있다. 그러나, 종래의내부경제의틀속에서투자효과로 서표현하는것은곤란하고, 적극적인환경에대한대응을추진하는것은비용부담감을 초래해온상황에있다. 따라서 eco-eficiencypotentialassessment(e2-pa) 방법을이용하 여외부불경제부분에서의환경에대한대응에대해정량적으로평가하는기법을검토 하는것으로, 환경에대한대응에관한인센티브, 나아가서는환경회계나환경세평가기 법개발에이바지하는것이다. < 사례 > 기술의전과정평가 (LCA) 에관한검토주1) ( 폐기물처리시스템의평가 ) 早稲田大學永田勝也, 納富信, 風間祥吾 1. 연구목적근년, 대량폐기형에서자원순환형사회로의이행에따라, 순환형사회에대응한폐기물처리체계의구축이필요해지고있다. 그틀속에서폐기물처리기본계획의입안을하는지방자치단체가처리기술의조합에의한분별 수집체계의환경부하및비용의산출을할필요가생긴다. 그래서, 폐기물의수집에관해자치단체에정취조사를하고, 얻어진회답으로시뮬레이션에의한수집차의주행거리및비용의산출의검증을하였다. 그리고, 지금까지축적된데이터에서수집에있어서의분별및처리조건을변화시켰을때의수집-처리 -수송의범위의사례연구를하고, 평가 검토를하였다. 이상에서최적폐기물수집방법의책정에이바지하는제안을하는것을목적으로한다. 주 1) 일본廢棄物學會," 技術のライフサイクルアセスメント (LCA) に関する検討 ( 廢棄物處理 システムの評価, 第 15 回廢棄物學會硏究發表會講演論文集 Ⅰ,pp

432 2. 청취조사 청취조사에서는쓰레기수집량, 수집차의주행거리및그것에드는비용등을조 사하였다. 2.1 조사결과조사의뢰한 17 개자치단체가운데,7 개자치단체에서회답이있었고, 이중유효응답수는 4개였다. 종래의쓰레기수집차에는 CO 2 배출량이적고연비가좋은디젤차가일반적이었지만,NOx 나 PM 등유해배출가스의배출량이많다는단점도있어, 근년 CNG( 압축천연가스 ) 차나 LPG 차등보다깨끗한저공해차를이용하는자치단체가증가하고있다. 그와같은경향에서이번조사를한자치단체에서도저공해차를이용하고있었다. 그래서, 참고문헌에서산출한원단위를기초로각차 ( 종 ) 주행거리 1km당 ELP(EnvironmentalLoad per1 km run) 를그림 1에나타낸다. 그림 1에서디젤차의환경부하가다른저공해차와비교해매우높은것을알수있다. 2.2LCA LCC 평가설문결과에서어느연간주행거리및연간비용에서산출한환경부하및비용을그림 2, 그림 3에나타낸다. 수집시와수송시를비교한경우, 대개수집시의환경부하가커지고있는것을알수있다

433 3. 수집 수송시뮬레이션시뮬레이션에서는쓰레기수집량, 수집차량, 작업조건등에서 1대당주행거리및비용을산출하였다. 방법의상세한사항은참고문헌5) 에명기하고있기때문에그것을참조하기바란다. 지금까지얻어진관동 7시, 관서 4시, 계 11 개시의자치단체데이터를기초로수집 수송시의주행거리및비용에대해실측치와산출치의비교 검증을한다. 유효응답수는주행거리는 9개, 비용은 5개였다. 조사결과에서얻어진차량파라미터, 작업파라미터, 비용파라미터등을표 1에나타낸다. 이상에서주행거리, 비용에대해시뮬레이션을하고, 실측치와비교를한다. 그결과를그림 4에나타내고, 이것에서산출모델의유효성을확인할수있었다. < 표 1>ParametersinModeling Parameter unit 2tservice 4tsetvice Vehicle'sCapacity m3 /(avehicle) 4 8 Garbage'sdensity ton/ m lading time h 0.5 dropping time h 0.5 rapidityoftransport km /h 20 working time h/day 7 durableyears years 6 Vehicle'sCost yen(avehicle) 5,000,000 7,500,000 BondIssuanceRate % 4 numberofridableman man/(avehicle) 2.5 PersonnelCost yen/year/man 5,800,000 FuelConsumption km /L FuelCost yen/l 80 suppliesexpensespermileage yen/ km 3.9 RepairCost yen/(avehilce)/year 165,000 Tax andinsurance yen/(avehilce)/year 365,000 OtherCost yen/(avehilce)/year 500,000 GeneralAdministrationRate % 2 4. 폐기물처리시스템의사례연구 여기에서는 α 시의폐기물처리시스템을예로들어, 각종처리방식에대해 LCA LCC 평가사례연구를한다

434 4.1 평가조건 표 2에처리방법일람, 표 3에평가사례의개요를나타낸다. 수집 수송방법에대해가연쓰레기는시전역을 4지구 (A~D) 로분할하여각지구별로수집 처리를한다. 플라스틱 종이류에대해서는전역수집을하고,A 지구클린센터 ( 이하 CC) 에반송한다. 여기에서플라스틱류에관해서는적환후시외시설로수송 처리를한다. 또, 음식물류폐기물에관해서는 A지구를모델지구로한정하여수집 처리를한다. 수집 수송의평가조건은적환장까지의거리는청취조사에의해, 지구별수집의경우는 10 km, 시전역수집의경우는 20 km로하였다. 또, 수집은모두 2t 압축차량 (Packer), 플라스틱류의수송에는 10 톤트럭을이용하는것으로한다. < 표 2>ListofDisposalMethod No DisposalMethod DirectFusion Recycling Biogafication BlastFurnaceFeed < 표 3>CaseofEvaluation Burnable Case Outline Paper Garbage 1 Base 1 Kitchen Waste Plastic 2 SeparatePlastic SeparatePlasticand KitchenWaste SeparatePaperand Plastic SeparateEverything

435 4.2 평가결과 수집 수송에관해서는 3. 수집 수송시뮬레이션 의산출모델을이용하고, 처리에관해서는 α 시설문데이터를이용하고있다. 수집 수송에있어서는분별항 목이증가함에따라환경부하 비용도함께증가하고, 처리에있어서는분별을하는점에서처리비용은증가하지만, 환경부하는크게저감되는경향이나타나고있다. 이상에서수집 수송및처리에있어서비용 환경부하를가산하여폐기물처리전체에있어서의평가결과를그림 5,6 에나타낸다. 환경부하에관해서는처리가차지하는비율이 90% 전후이고, 비용에관해서는수집 수송이 60% 정도를차지하는것을알수있다. 또, 환경부하와비용을비교한결과를그림 7에나타낸다. 사례 1에서플라스틱류만의분별을한경우,12% 의비용증가에대해환경부하는약 5% 의저감에머무는데, 그것과아울러음식물류폐기물 종이류의분별을하는것에서 14% 의비용증가에대해환경부하를약 12% 저감할수있다. 이번사례연구에서는플라스틱류의분별처리의우선도를제일로설정하였지만, 그이외의자치단체에서는다른항목을우선하는 ( 그림중점선 ) 것도생각할수있다. 바이오가스화, 종이재자원화, 고로원료화순으로처리를조합해나가는것이효율적이다