大韓環境工學會誌 特輯 - Special Feature - 250~256. 2008. 폐기물소각부문온실가스배출량현황및전망 간순영 홍지형 * 이수빈 * 한영지 강원대학교환경과학과 * 국립환경과학원대기총량과 Estimation and Projection of Greenhouse Gas Emissions from Waste Incinerators in Korea Sun Yeong Kan Ji Hyung Hong* Su Bin Lee* Young Ji Han Department of Environmental Science, Kangwon National University *Air Pollution Cap System Division, National Institute of Environmental Research 1. 서론 * 우리나라의온실가스배출량은현재배출량기준으로세 계 10 위이며, 1990 년대비배출량증가백분율기준으로 OECD 국가중 1 위에위치하고있다. 1) 따라서 2012 년까 지는온실가스감축의무가없는상태이나, 제 2 차공약기 간이시작되는 2013 년이후부터는온실가스감축의무대 상국가로참여하는것이불가피할것으로판단되며미 국과일본등으로부터 2008 년부터자발적참여를강력히 요구받고있는실정이다. 이러한전망을토대로기후변화 협약내용의이행에따른국가적부담을최소화하고실리 를추구할수있는적극적이고능동적인대처방안을강 구할필요성이절실한시점이다. 폐기물부문에서는현재 매립으로인한온실가스배출량이가장큰비중을차지하고있지만 ( 매립 : 67%, 소각 : 28%, 하폐수 : 5%), 2) 국가 폐기물관리정책 3) 에의해소각비율이점차증가하는추 세이다. 따라서소각부문으로부터의온실가스배출량의정 확한산정이필수적이며, 정밀한온실가스배출통계체제가 요구되고있다. 폐기물소각에의해발생되는온실가스는 이산화탄소 (CO 2), 아산화질소 (N 2O), 메탄 (CH 4) 으로알려져있다. 4) 그러나메탄의경우고온에서일정한소각시간을 유지하는현재소각조건에서는발생량이미미하여소각 에서의메탄발생량은고려하지않고있으며, 일반적으로 CO 2 배출이 N 2O 보다더중요하게다뤄지고있다. 또한비 생물계폐기물의소각에의한 CO 2 만온실가스로간주하고, 생물계폐기물에의한 CO 2 는자연계에서순환과정을통 해동화재이용되는것으로간주하여온실가스산정에서제외하고있다. 5) 우리나라에서시행된기존의소각부문온실가스배출량 연구는사업장폐기물이가장많은 CO 2 를배출함에도불구하고사업장폐기물을제외하고산정하여과소평가되거나, 6) E-mail: youngji@kangwon.ac.kr Tel: 033-250-8579 Fax: 033-251-3991 생물계폐기물까지포함시켜 CO2 배출량을산정하여과 대평가를가져왔다. 7) 혹은단시간동안일부소각장의 CO 2 실측농도를바탕으로산정하였는데, 소각장으로유입되는 폐기물은성상과소각조건이수시로변하기때문에단시간 동안측정된 CO 2 배출량은잘못된정보를전달할가능성이크다. 8) 따라서온실가스배출량을정확히산정하기위 해서는소각되는폐기물의양뿐만아니라성상을정확히파 악하고성상별활동도자료의신뢰성이확보되어야한다. 본연구에서는소각에의해발생하는온실가스배출량 을산정하기위해산정방법에적용되는변수들을고찰하고, IPCC 지침서 5) 에서제시한산정방법을이용하여온실가 스배출량을산정하였으며, 이를소각장에서의직접측정 량과비교하였다. 또한향후폐기물소각에의해발생되는 온실가스배출량을전망해보고, 소각부문온실가스배출 량을저감시키기위해여러정책을기반으로하는시나리 오를작성하여각시나리오에따른온실가스저감잠재력 을평가해보았다. 이를통해다양한국내외정책및온실 가스저감기술의상대적중요성을파악하고자하였다. 2. 연구방법 2.1. 이산화탄소 (CO 2) 배출량산정방법 IPCC 는소각에의한이산화탄소 (CO 2) 배출량산정식을식 (1) 과같이제시하였다. 5) 이전의 Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories 4) 에서제시한산정식과의가장큰차이점은 2006 년보고서에서는소각되는폐기물중건조물질만을대상 으로이산화탄소배출량을산정한다는점이다. 폐기물은 그성상에따라서수분함유율이크게달라지며, 사실상 폐기물에함유된수분의양은 CO 2 배출량산정할때감 해주어야정확한 CO 2 배출량을계산할수있다. 또한각 변수에대한보다더상세한기본값이제시되어있다. 따 라서, 본연구에서는 2006 년 IPCC 산정식을이용하여온
폐기물소각부문온실가스배출량현황및전망 251 실가스배출량을산정하였다. CO 2 = (IW i dm i CF i FCF i Eff i OX 44/12) (1) 여기서, i는폐기물의형태, 즉생활폐기물, 일반사업장폐기물, 건설폐기물또는지정폐기물을뜻하여, IW i(amount of incinerated waste of type i) 는 i 형태의폐기물소각량, CF i(fraction of carbon in the dry matter) 는 i 형태의폐기물중건조물질내탄소함량비, FCF i(fraction of fossil carbon in waste of type I) 는 i 형태의폐기물중화석연료에서기인한탄소함량비, dm i(dry matter content in the waste (wet weight) incinerated) 는폐기물의구성성분 i 중건조물질의함량비 (%), Eff i(burn out efficiency of combustion of incinerators for waste of type I) 는연소효율, OX (Oxidation factor) 는산화율이다. 2.2. 아산화질소 (N 2 O) 배출량산정방법소각시설에서의아산화질소의배출량은폐기물양과배출계수를곱하여산정하며 ( 식 (2)), 폐기물종류별배출계수는기존의연구자료인환경부 9) 에서참조한값을사용하였으며, Table 1에나타내었다. N 2O = (IW i EF i) 10-6 (2) 횟수를적용하여다회간의측정한값이적용되었으며, 동압의값이흔들리지않는범위에서 10분이상측정한값을평균한후에 CleanSYS 자료와자가측정자료를비교 검증하여적용하였다. 아산화질소실측방법은시료채취관을굴뚝에장착한후냉각장치를연결하고, 휴대용유량펌프를연결한다음정속으로시료를채취하였다. 또한배출계수를산정하기위해서는배기가스의유량, 온도, 수분량등의측정이필요하므로본연구에서는우리나라의대기오염공정시험방법또는이와동등한방법을적용하였다. 시료채취관을통과한배기가스는고온상태이므로시료채취시에는시료채취백의손상을방지하기위하여, 시료채취관과시료채취장치사이에수냉식냉각장치를장착하였다. 소각로에서배출되는가스포집은배출가스의냉각을위한임핀저와휴대용펌프 (SIBATA, Σ100) 를이용하여 0.5 L/min 유량으로 40 min 동안 teddler bag (SKC.Ltd., USA) 에가스를포집하였다. N2O의분석은 N2O의표준곡선산출을위해주문제작한 499.4 ppmv의 N 2O 가스와국제적으로인정된표준원가스 (99.99%, 한국화공기술연구소 ) 를사용하여검량선을작성하였고, µ-electron capture detector(ecd, 전자포획형검출기 ) 와 Flame ionization detector(fid, 불꽃이온화검출기 ) 가장착된 Gas-chromatography (HP 6890, USA) 를이용하여분석하였다. 여기서, IW i 는폐기물종류 i의소각된양 (Gg/yr), EF i(aggregate N2O emission factor for waste of type i) 는 N2O의배출계수 (kg N 2O/Gg) 이다. 2.3. 실측방법이산화탄소실측방법은조사대상사업장선정부터이루어진다. 조사대상사업장은국립환경과학원의대기배출원및배출량조사프로그램 (Source Data Management Program, SODAM) 을활용하여선정하였다. 조사대상사업장은국내에서대표성을갖는사업장을선정하기위해총 4단계의과정을거쳤다. SODAM에등록된해당업종 1~3종사업장조사, 연료사용량문헌조사를통한대표배출원확인, 사업장방문을통해단위공정및방지시설등을검토하여최종적으로선정된대상사업장은지정외폐기물처리업 3 개사업장, 지정폐기물처리업 3개사업장, 총 6개사업장 (9개 stack) 이다. 대상사업장의현장측정은폐기물소각으로부터발생한 CO 2 측정이가능한굴뚝에대해서전수조사를실시하였다. CO2의분석은최종배출구인굴뚝에연결하여비분산적외선분석방법 (Non-dispersive Infrared, NDIR) 의이동식가스분석장치 (Portable Gas Analyzer, PG-250) 로실시간측정하였다. 또한, CO 2 측정당시의유량은대기오염공정시험방법과 EPA(Air Test method 2) 에서유량측정방법으로규정되어있는피토관 ( 계수 0.84) 으로동압을측정하고굴뚝의단면적을곱하여산정하였다. 유량은우리나라대기오염공정시험방법에따라굴뚝단면적별측정 2.4. 적용변수의검토 2.4.1. IW i( 폐기물소각량 ) 환경부의전국쓰레기처리실적및계획 10) 과전국폐기물발생및처리현황 11) 자료에의하면우리나라의폐기물은생활폐기물, 일반사업장폐기물, 건설폐기물, 지정폐기물로나누어지고, 각폐기물은더세분화되어성상별로자료가축적되어있다. 이산화탄소의경우, IPCC 방법론에의거하여생물계폐기물을제외하고비생물계폐기물소각량만을대상으로산정하였다. 2.4.2. CF i( 탄소함유율 ) 기존의 IPCC 지침서 4) 에서는폐기물형태중도시고형폐기물에해당하는값인 0.4를기본값으로제시하였고지정폐기물중병원폐기물은 0.6, 유해폐기물은 0.5를각각적용하였다. 그러나 IPCC 2006 지침서에서는폐기물성상에따라건조물질중탄소함유비율값에대한보다더상세한기본값을제시하고있다. 그러나본연구에서는기존연구 11) 에서사용한우리나라고유의값을사용하여폐기물성상별로적용하였다. 생활폐기물의경우, 고무피혁류는 62.9%, 플라스틱류는 74.5%, 기타는 30.9% 를적용하였고, 사업장배출시설계폐기물과건설폐기물의경우, 폐섬유천류는 45.6%, 폐합성수지는 69.7%, 폐합성고무는 71.1%, 폐피혁은 54.6%, 기타는 30.9% 를적용하였고, 지정폐기물의경우는국가고유의값이존재하지않기때문에 2000년 IPCC 지침서에서제시한값을동일하게적용하였다. 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월
252 간순영 홍지형 이수빈 한영지 Table 1. Emission factors of N 2O from waste incinerator for various waste type (unit : g/ton) Composition Emission factor municipal solid waste 39.8 industrial waste (except for sludge) 109.57 sludge in industrial waste 408.41 construction waste 109.57 specified waste (except for sludge) 109.57 sludge in specified waste 408.41 2.4.3. FCF i( 화석연료에서기인한탄소함량비 ) IPCC 에서는폐기물의성상별 FCF 값을제시하고있으 므로본연구에서는배출량산정의불확실도를줄이기위해 IPCC 2006 GL 에서제시한성상별값을사용하였다. 5) 즉, 고무피혁류는 0.2, 플라스틱은 1, 폐섬유천류는 1, 폐합 성수지는 1, 기타폐기물성상은 1 로가정하여계산하였다. 2000 GPG 산정식에도불확실도를줄이기위해이값을동 일하게성상별로적용하였다. 2.4.4. dm i( 건조물질함량 ) 및 Eff i( 연소효율 ) 건조물질의함량은환경부의 환경부문온실가스배출통계 DB 구축 12) 자료에서폐기물성상별건조물질함량을 Table 2 과같이제시하고있어본연구에서도폐기물성 상별로동일한값을사용하였다. 건조물질의함량은소각 시오직탄소를포함한부분만이이산화탄소로전환되기 때문에수분을감해주어야한다. 따라서이값을고려해주 어야불확실도를줄일수있고, 정확한이산화탄소배출량 을산정할수있다. 폐기물성상에따른소각시스템의연 소효율은환경부 9) 에서참조하여 0.97 을일괄적으로적용하 였다. Table 2. Dry matter content in various waste type Municipal solid waste Industrial waste Construction waste Specified waste - : No data Waste composition Dry matter fraction in % of wet weight rubber/leather 91.71 plastics 96.97 others 64.35 textiles 89.80 plastic 96.97 synthetic rubber 91.71 leather 91.70 other 64.35 plastics 96.97 others 64.35 oil - organic solvent - highly polymerized compound - clinical waste (organism) - plastics 96.97 others 64.35 2.4.5. EF i( 배출계수, 아산화질소 ) 환경부 9) 환경정책에의한온실가스저감효과 비용분 석및중장기감축시나리오개발 에서아산화질소의배출 계수를폐기물종류별로제시하고있으며본연구에서도 동일한값을적용하였으며, Table 2 와같다. 3. 결과및고찰 3.1. 소각부문온실가스배출량현황 1990 년부터 2005 년까지위에서제시한변수들을바탕으 로이산화탄소와아산화질소의배출량을산정하였다 (Fig. 1). 1990~1995 년까지는폐기물발생량에대한자료가부 족하여어느정도불확실성을내포하고있다. 아산화질소 배출량은소각시설별로변동이클수있으나, 본연구에서 는소각시설별배출계수를고려하지않고폐기물의성상 에따른배출계수만을고려하여 IPCC 산정식을이용하여 계산하였다. 온실가스배출량은 1994 년까지는크게증가 하지않다가 1995 년부터급속하게증가하는경향을보였 다 (Fig. 1). 이는생활폐기물, 건설폐기물및지정폐기물의 증가보다, 일반사업장폐기물이크게증가하였기때문으 로보인다. 그러나 2005 년에는지정폐기물의발생량에대 한자료가존재하지않고, 건설폐기물의발생량도 2004 년 에비하여크게감소하여온실가스배출량이약간감소하 는추세를나타내었다. 폐기물유형별로는일반사업장폐 기물이가장큰기여도를나타내었다 ( 생활폐기물 : 24%, 일 반사업장폐기물 : 48%, 건설폐기물 : 16%, 지정폐기물 : 12% ; 2004 년기준 ). 전반적인추세를보면소각부문온 실가스배출량은 1990 년이후점차증가하여 2004 년에는 1990 년의온실가스배출량에비해약 7 배이상높게평 가되었다. 따라서폐기물부문에서소각이차지하는비율 이점차증가하고있어향후폐기물부문온실가스저감 을위해서소각부문에대한온실가스저감대책마련이 중요할것으로사료된다. 또한 N2O 의경우폐기물성상 별로배출계수가세분화되어있지않아, 정확한배출계수 가도출될경우보다신뢰도높은배출량을산정할수 있을것으로사료된다. Fig. 1. Estimated greenhouse gas emissions from waste incinerators in Korea.
폐기물소각부문온실가스배출량현황및전망 253 IPCC에서제시한방법으로산정된소각부문온실가스배출량이 CO 2 와 N 2O의실제측정치를대표할수있는지파악하기위하여, 각각 9개의소각장 (CO2) 및 5개의소각장 (N 2O) 을대상으로실제측정한자료와비교하였다. 소각장별소각량을바탕으로실측한이산화탄소배출량과 IPCC 산정식에의해계산된배출량은유의수준 0.05에서통계적으로유의한차이를보이지않았다 (Fig. 2: t-test, p-value = 0.45, n = 9). 또한산정값과실측값의상관성을파악한결과 R 2 값이 0.78이었고기울기가 1.0049이었고, 통계적차이를살펴보기위해 F검정을실시한결과유의한분산차이가없었다 (a = 0.05, p = 0.36). 이러한결과를근거로 IPCC에서제시한산정식은실측한이산화탄소배출량을오차범위내에서대표할수있다고사료된다. 또한본연구에서사용한폐기물성상별 N 2O의배출계수가실측값을대표할수있는지파악하기위하여실측한아산화질소배출계수와비교하였다 (Fig. 3). 두배출량의결과를살펴보면, 유의수준 0.05에서통계적으로유의한차이를보이지않았다 (t-test, p-value = 0.64, n = 6). 그러나 Company C(stack 1) 의경우, 본연구에서사용한아산화질소배출계수로산정된배출량이실측한아산화질소배출계수로산정된배출량보다매우큰값을나타내었다. Company C(stack 1) 의경우다른시설에비해오니류폐기물의양이뚜렷이높은것으로보아, 환경부 9) 에서제시한오니류폐기물의 N 2O 배출계수 (408.42 kg/gg-waste) 가너무높게책정되어진것을알수있다. 반면, Company F의경우에는소각된폐기물양에비해측정된 N 2O 배출량이매우높아, 유도된배출계수 (852.4 kg/gg) 가환경부에서제시한 N 2O 배출계수 (Table 1) 에비해매우큰것을볼수있는데, 이는소각폐기물의양이잘못기록되었을가능성에기인한다. 본연구에서실측된소각장의개수와시료의개수가정확한통계적결론을유추할수있을정도로크지않기때문에, 신뢰성있는통계적분포도를얻기위해서는앞으로광범위한측정이필요하다. 배출량측정자료로부터배 Fig. 3. Comparison between calculated and measured emission rates for nitrous oxide(n 2O). 출량산정에필요한폐기물성상별뿐만아니라소각방식 별로배출계수가더세분화되어제시되는것이절실하게 필요하다. 3.2. 시나리오별온실가스배출량전망 우리나라는폐기물의종합적인관리를위하여국가폐기 물종합계획에근거하여폐기물을관리한다. 정책으로는크 게폐기물최소화정책, 폐기물자원화정책, 폐기물의안 전관리를위하여소각시설기반을구축하고소각시설의다 이옥신등오염물질배출기준정비등을추진, 폐기물관 리인프라확충등이있다. 세부적으로폐기물최소화정 책으로는쓰레기종량제실시, 1 회용품규제, 포장폐기물 및음식쓰레기감량화등의시책을개발하여추진하고, 폐 기물자원화정책으로는재활용산업기반조성및지원정 책, 예치금및부담금제실시등이있으며, 폐기물관리 기반을전반적으로정비하는시책을추진하고있다. 이외 에소각부문에서온실가스를저감하기위해국내외에서 추진하고있는정책, 사업그리고기술중우리나라에서 추진중이거나적용가능한정책이나기술에따른온실가 스잠재력을평가하였다. Fig. 2. Comparison between calculated and measured emission rates for carbon dioxide(co 2). 3.2.1. 기준시나리오 (Business As Usual ; BAU) 향후온실가스배출량을예측하기위한기준시나리오는제 2차국가폐기물관리종합계획 2) 에의거하여설정하였다 (Table 3). 생활폐기물의경우 2005년의 1인당폐기물발생량은 1.03 kg/ 인 일으로, 2008년이후에는 1.04 kg/ 인 일으로가정하고, 일반사업장폐기물및사업장배출시설계폐기물의경우폐기물이연간 3% 씩 (2005년은 5%) 증가하는것으로가정하고, 건설폐기물의경우는연간 5.5% 씩폐기물이증가하는것으로가정하였다. 이렇게전망된폐기물종류별발생량을기초로 2004년의소각비율이계속유지된다고가정하여생활폐기물, 일반사업장폐기물, 사업장배출시설계폐기물, 그리고건설폐기물의발생량에각폐기물의 2004년도소각율인 15.7%, 8.3%, 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월
254 간순영 홍지형 이수빈 한영지 Table 3. Assumptions applied in BAU scenario(unit:ton/day) 2005 2008 2011 Total amount of waste 291,440 329,541 370,909 Municipal solid waste 50,750 51,829 52,743 - per capita generation (kg/day per capita) 1.03 1.04 1.04 General industrial waste 240,690 277,712 318,166 - industrial waste 142,575 162,006 183,239 - construction waste 87,863 103,570 120,733 - specified waste 10,252 12,136 14,194 6.7%, 2.0% 를적용하여폐기물종류별소각량을전망하 였다. 이를토대로연구방법에서제시한적용변수를입력 하여 IPCC 가제시한산정방법으로 2005 년부터 2020 년까 지온실가스배출량을전망하였다. 아산화질소배출량을 전망하기위해기본적으로사용되는폐기물소각량은이 산화탄소배출량전망에서가정한소각량을동일하게사 용하였으며, 또한오니류와오니류를제외한폐기물을각 각나누어 2004 년의소각비율을적용하여소각량을예측 하였고, 각각의배출계수를입력하여아산화질소배출량 을산정하였다. 기준시나리오를사용한온실가스배출량전망결과를 Fig. 4 에나타내었다. 이산화탄소와아산화질소모두사업 장배출시설계폐기물의소각량이많이발생하여이산 화탄소배출량이빠르게증가하는것으로나타났다. 따라 서소각부문의온실가스배출량저감을위해서는일반사 업장폐기물과건설폐기물의발생량을효율적으로관리하 는것이중요할것으로사료된다. 또한아산화질소의온 난화지수가이산화탄소에비해 310 배높음에도불구하고 예측된배출량이아주적어소각부문에서는이산화탄소 배출량의기여가높을것으로예측되었다. 3.2.2. 시나리오 1: 폐기물감량화정책 환경부는폐기물발생량을원천적으로감량시키고불가 피하게발생된폐기물은재활용하기위하여 1회용품사용규제강화및쓰레기종량제의개선에힘쓰고있다. 1994 년 3월일회용품사용규제제도를도입한이후단계적으로규제내용을강화하였다. 또한 1995년 1월부터쓰레기를버린양만큼의비용을부담하게하는쓰레기종량제를도입하여재활용품을최대한분리배출하도록유도하고있다. 시나리오 1은이러한폐기물감량화정책이반영된것으로, 환경부는폐기물을감량화또는최소화하는정책을적극적으로추진하여폐기물발생량을원천적으로감량시키는것을목표로하고있다. 3) 따라서시나리오 1은국가폐기물관리종합계획 3) 에근거하여폐기물발생량감소로인한온실가스배출량을전망하였고, 감량화정책의저감잠재력을평가하였다. Table 4에의거한시나리오 1의폐기물발생량은생활폐기물의경우 2005년 97% 를시작으로매년 1% 씩폐기물의발생량이감소하는것으로가정하였으며 2012년에 90% 를기점으로 2020년까지 90% 가계속유지된다고가정하였다. 일반사업장폐기물의경우 2005년 3% 를시작으로매년 1% 씩증가하여 2011년에는 8% 로 2020년까지 8% 를유지하는것으로가정하였고, 폐기물종류별소각비율은 2004년의소각비율을그대로유지하였다. 이러한가정을적용하여폐기물종류별소각량을추정하였으며, 이를바탕으로 IPCC 산정식을이용하여 2005년에서 2020년까지의온실가스배출량을전망하였다 (Fig. 4). 시나리오 1에따른온실가스배출량전망은 2005년에는약 6,025 Gg-CO 2 로 2020년에는 9,305 Gg-CO 2 로나타났다. 전망된온실가스배출량전망결과를바탕으로온실가스배출량잠재력을평가하였다. 시나리오 1을통해기대되는온실가스배출량저감잠재력은 BAU 대비 2005년에는약 93 Gg-CO 2 에서점점증가하는추세를보이며, 2020년에는약 210 Gg-CO2의저감효과가있는것으로나타났다. 3.2.3. 시나리오 2: 폐기물처리구조변화정책시나리오 2는폐기물처리구조의변화가반영된것으로, 발생된폐기물을처리하는과정에서온실가스배출량이가장많은매립의비율을줄이고재활용이나소각의비율을늘리는것이다. 국가폐기물관리종합계획 3) 에서제시하는소각목표율을적용하여온실가스배출량을전망하였다 (Table 4). 생활폐기물과일반사업장폐기물의발생량은현재의수준을그대로유지한다고가정하였고, 생활폐기물의소각율은 2005년 23% 를시작으로 2011년 30% 까지증가하다가이후 31% 수준을유지하는것으로가정하였다. 일반사업장페기물의소각율은 2005년 6.9% 에서 2011년 Fig. 4. Estimation of future greenhouse gas emissions from waste incinerators using by BAU scenario, scenario 1, scenario 2. Table 4. Assumptions applied in scenario 1 and scenario 2 General Municipal solid waste2005 2008 2011 2005 2008 2011 industrial waste Generation (kg/day per capita) 0.97 0.94 0.91 Composition(%) 3 6 8 Target (%) 23 28 30 Target(%) 6.9 7.5 7.8
폐기물소각부문온실가스배출량현황및전망 255 7.8% 까지증가하다이후 8% 를유지하는것으로가정하였다. 이와같은가정을기초로예측된폐기물소각량의결과를바탕으로 2005년에서 2020년까지의온실가스배출량을전망하였다 (Fig. 4). 시나리오 2에따른온실가스배출량은 2005년에는 9,506 Gg-CO2로나타났고, 2020년에는 19,215 Gg-CO 2 로크게증가하였다. 시나리오 2에따른온실가스전망결과를통해저감잠재력을평가한결과온실가스가감소되기보다는오히려증가하여 BAU 대비 2020년에는 9,904 Gg-CO2가더증가하는것으로나타났다. 이는폐기물처리구조변경에따라소각비율이상대적으로증가하여소각을통해배출되는온실가스양이증가하였기때문이다. 그러나폐기물처리구조변화정책에의해매립부문으로부터배출되는메탄의양이감소될것이므로, 전체폐기물부문온실가스배출량은매립및하 폐수부문을모두포함하여평가되어야할것이다. 3.2.4. 시나리오 3: 에너지회수시나리오 3인에너지회수는열량은높으나재활용소재가치가적은폐기물류에대해서는폐기물이갖고있는열에너지를회수 이용함으로써폐기물부하를줄이고자원이용을극대화하는정책이다. 따라서폐기물이소각될때생산되는폐열은열병합발전소에의해지역난방용으로사용되고, 소각로에서생성된증기는터빈을돌려전력이생산된다. 이렇게에너지로활용하는폐열의회수율을높임으로써폐기물부문온실가스배출량을상당부분감축할수있을것으로기대된다. 우리나라생활폐기물자원회수시설현황은총 33개가있는것으로조사되었고점차증가하고있다. 이소각시설에서 2003년부터 2006년까지소각되는양과회수되고있는열생산량을바탕으로감축가능한이산화탄소의양을산정하였다. 이를위해 기후변화협약대응을위한중장기정책및전략수립에관한연구 13) 에서제시한발전량에대한 CO 2 집약도 0.123 kg-c/kwh(2000년기준 ) 를이용하여소각량 1 ton당감축할수있는이산화탄소의양을산출하였다. 2003년부터 2006년까지의감축할수있는이산화탄소의양은평균 1.09 ton-co 2/ton-waste으로산정되었으며, 여기에폐기물종류별소각량을곱하여우리나라에서감축할수있는온실가스량을산출하였다 (Fig. 5). 소각량이증가하는것에비해열생산량의증가가더큰것으로나타나, 향후소각부문에서배출되는온실가스보다감축할수있는온실가스양이더클것으로보여진다. 2010년에감축할수있는온실가스양은 7,597 Gg-CO 2 으로나타났고, 2020년에는 11,075 Gg-CO 2 으로그양이점차증가하였다. 우리나라의경우에너지부문의온실가스배출량이기타부문에비해월등히크기때문에, 소각열로인해생산되는에너지를활용한다면그만큼에너지부문의온실가스배출량이저감되는이중의효과를볼수있다. 특히사업장배출시설계폐기물과건설폐기물에서많은양을감축 Fig. 5. Reduced amount of greenhouse gas emissions by energy recovery from waste incinerators. 할수있는것으로보인다. 그러나 2003~2006 년까지의회 수된에너지평균효율이향후에도그대로지속된다는가 정하에계산을해주었기때문에에너지회수에의해감 축할수있는이산화탄소양은어느정도의불확실도를 내포하고있다. 또한생활폐기물의성상은일반사업장이나 건설폐기물의성상과는다르지만자료의부족으로생활폐 기물에서에너지의회수에의해감축되는이산화탄소의 양을일반사업장폐기물과건설폐기물에도동일하게감축 된다고적용하였고또한, 지역간폐기물성상불균형에 따라일부지역의소각시설에서는소각시설을가동할충 분한폐기물이공급되지않아소각시설의운영측면에서 도많은문제가발생하고있어이로인한대책이필요할 것으로사료된다. 4. 결과 본연구에서는소각부문의온실가스배출량을산정하고 향후 2020 년까지의온실가스배출량을전망하였으며, 또 한현재추진중인정책이나기술을시나리오별로작성 하여그에따른저감할수있는온실가스저감잠재력을 알아보았다. 1) 1990 년부터 2004 년까지소각부문의이산화탄소발생 량은꾸준히증가하고있으며지속적으로증가할것으로 전망된다. 이러한점은향후소각에의한온실가스배출이 환경기초시설분야에서점차중요한배출원으로자리매김 할것을시사하고있다. 특히일반사업장폐기물의발생 량이증가하고있기때문에일반사업장폐기물의소각이 주요배출원으로소각분야에있어온실가스의저감을위 해서는일반사업장폐기물의관리가중요할것으로예 상된다. 2) 본연구에서산정값과측정값과비교하여보았을때, 통계적으로유의한차이가나지않는다는것으로나타나 CO 2 와 N 2O 모두실측값을대표할수있다고판단된다. 그 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월
256 간순영 홍지형 이수빈 한영지 러나시료의개수와선별소각장의한계로인해통계적결과를신뢰하기어렵고, 특히 N 2O의경우폐기물성상별로배출계수가세분화되어야할필요성이있어향후소각장의온실가스배출량에대한광범위한측정을필요로한다. 3) 또한, 시나리오별로온실가스배출량과그에따른저감량을알아보았다. 시나리오 1인폐기물감량화정책을적용하였을때는온실가스가저감되는양이점차증가하는것으로나타난반면, 시나리오 2인폐기물처리구조변화정책을적용하였을때는소각율의증가로인해오히려온실가스배출량이증가하는것으로나타났다. 시나리오 3인에너지회수기술을적용하였을때는배출된온실가스를모두상쇄시킬만큼다량의온실가스를감축할수있는것으로나타났다. 따라서향후소각부문의에너지회수기술은국가집중사업으로투자할만한가치가있는것으로사료된다. 예를들어, 중 저온의열을전기또는기계적에너지로전환하여난방에너지로이용하거나, 이를지역냉 난방또는구역형에너지사업의열공급망등에연결시켜소비자에게공급하는통합열에너지관리방법구축을고려해볼수있다. 또한열병합발전소의조성과도시설계등의각종입지, 시설설치및입주계획등에서에너지이용을최적화할수있도록사전환경성검토나환경영향평가제도등의협의조건에반영하는정책도향후고려되어야한다. 소각부문에서의에너지회수기술의적용은, 결과적으로에너지생산량의감소및에너지생산효율을높이게되어에너지부문에서의온실가스배출량도상당히감축할수있을것으로사료된다. 참고문헌 1. European Envoronment Agency, Annual European Community greenhouse gas inventory 1990-2005 and inventory report 2007(2007). 2. 환경부, 전국생활폐기물소각시설운영협의회, (2004~ 2007). 3. 환경부, 제2차국가폐기물관리종합계획, (2002). 4. IPCC, Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories(2000). 5. IPCC, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories(2006). 6. 에너지경제연구원, 기후변화협약대응실천계획수립을위한연구, (1998). 7. 에너지경제연구원, 기후변화협약관련국가보고서작성및대응방안연구, (1994). 8. 환경부, 환경부문의온실가스배출량조사및통계구축, (2002). 9. 환경부, 환경정책에의한온실가스저감효과비용분석및중장지감축시나리오개발, (2006). 10. 환경부, 전국쓰레기처리실적및계획, (1990~1991). 11. 환경부, 전국폐기물발생및처리현황, (1993~2005). 12. 환경관리공단, 환경부문온실가스배출통계 D/B구축, (2006). 13. 에너지경제연구원, 기후변화협약대응을위한중장기정책및전략수립에관한연구, (2004). 14. 환경부, 생활폐기물소각시설운영현황, (2004~2007). 15. 환경부, 주요선진국가의온실가스감축현황및우리나라온실가스감축가이드라인개발, (2007). 16. IPCC, IPCC revised 1996 guidelines for National greenhouse gas inventories(1996).