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[환경의 달 기획특집] K-water
국내 최초의 환경에너지센터 착공
대기환경 개선∙신재생에너지 동시 생산

[환경일보] 허성호 대기자 = 한국수자원공사 시화지역본부(본부장 전시권)는 새 정부 신재생에너지 극대화 정책에 부응해, 그간 전량 수입에 의존해 오던 고가의 활성탄을 100회 이상 재생기능과 활성탄 저온재생 신기술 관련 5건의 지식재산권을 획득하는 기염을 토하고, 수명이 다한 폐활성탄에 탈착된 오염물질을 완전 연소시켜 열을 생산하는 친환경 신기술로 연간 3만Gcal의 신재생 에너지를 생산하고, 연간 30억원의 비용절감을 이루는 친환경 신기술을 일궈내는 쾌거를 이뤄 본지 단독집중 취재로 조명해 본다. <편집자 주>

■ 환경에너지센터 구축 배경

K-water는 수도권에 집중된 과밀한 인구와 공장들을 적절히 분산시키기 위해 지난 1977년부터 시화·반월산업단지를 조성했다. 그러나 산업단지에 다수의 대기오염물질 배출업체가 입주하면서 지역의 대기오염문제가 사회적 이슈로 대두되어 왔다.

시화·반월산업단지에는 약 15,000여개의 사업장이 입주해 전국에서 가장 높은 밀집도를 보이고 있으며, 입주기업으로는 대기오염 방지시설에 많은 투자를 할 수 없는 소규모 영세업체가 대부분인 실정이다.

K-water는 지역의 환경문제를 해결하기 위해 2004년 1월 정부, 지자체, 시민단체, 전문가 등이 참여하는 민간협의체인 “시화지구 지속가능발전협의회”를 구성했다. 협의회는 심도있는 논의를 거쳐 2004년 10월 총 3551억원 규모의 ‘시화지구 대기개선특별대책 로드맵’의 추진을 합의했다. 로드맵 비용은 전액 시화 멀티테크노밸리 개발 이익금에서 조달된다.

K-water는 시화·반월 산단의 대기환경을 개선하기 위해 대기오염물질 배출업체 전수조사, 소각시설 공영화 타당성 검토, 대기개선기금 지원 등의 다양한 사업을 시행했다. 따라서, 각종 사업 시행 결과, 지역의 대기환경을 개선하기 위해서는 대기오염 방지시설의 지속적이고 적정한 관리가 필요하다는 사실을 인식하게 됐다.

시화·반월 산단의 사업장에서는 배출허용기준을 준수하기 위해 다양한 방지시설을 운영하고 있으며 그 중 가장 대표적인 시설이 활성탄 흡착탑이다.

활성탄은 흡착성이 매우 강하며, 내부에 수많은 미세기공을 갖고 있다. 업체에서 배출되는 대기오염물질, 그 중에서도 미세먼지의 전구물질이라고 알려져 있는 휘발성 유기화합물질(VOCs)이 활성탄의 미세기공에 흡착돼 제거된다. 그러나 이러한 활성탄의 흡착능력은 한계가 있어 흡착능력을 다한 활성탄은 적기에 교체해 주어야만 한다.

신규 활성탄 <자료제공=K-water>
교체 지연 활성탄 <자료제공=K-water>

하지만 국내소비 활성탄은 전량 수입에 의존하고 있으며, 가격이 비싸 적기 교체가 어려운 실정이다. 이러한 이유로 수명이 다한 활성탄을 계속 사용하다보니 오염물질을 제대로 흡착하지 못하게 되고 심지어는 활성탄 흡착탑을 거쳐 배출되는 공기가 더 오염되는 악순환이 반복되고 있다. K-water는 이러한 문제를 해결하기 위한 대책으로“활성탄 저온재생기술”에 주목했다.

■ 활성탄 저온재생 기술이란?

활성탄 저온재생기술 개념도 <자료제공=K-water>

“활성탄 저온재생 기술”이란 수명이 다한 폐활성탄에 저온(150~200℃) 열풍을 불어넣어 흡착된 오염물질(VOCs)를 탈착시키고, 탈착된 오염물질은 완전 연소하여 열을 생산하는 기술이다. 기존의 활성탄 재생 방식(고온재생)에 비해 재생 과정에서 활성탄의 손실을 최소화 할 수 있고, 연료도 적게 사용할 수 있어 경제적, 환경적 측면에서 유리한 기술이다. 이 기술의 경우 활성탄의 기능 손실 없이 100회 이상 재생이 가능하다.

K-water는 부터 시화·반월 산단 내의 대기오염물질 배출 업체를 대상으로 두 차례의 “활성탄 저온재생 시범사업”을 추진했다. 또한 지난 ‘14년에는 2.25ton/일 규모의 실증플랜트를 구축하고 현재까지 운영함으로써 여러 가지 핵심기술에 대한 검증을 완료함은 물론 기술을 고도화해 왔다. 그 결과 “활성탄 저온재생”과 관련한 5건의 지식재산권을 획득했다.

활성탄 100회 이상 재생 - 저온재생 관련 5건 지식재산권 획득
활성탄 저온재생 - 활성탄의 오염물질 완전연소 열생산 기술
저온열풍재생 - 오염물질연소 - 연소가스 냉각 열회수

시화반월 악취 60% 저감 - 연간 3만Gcal 신재생에너지 생산
전량 수입 의존 고가활성탄 - 재생 재공급 연간 30억원 절감
안산시흥 스마트허브 - 대기환경 개선 중추 역할 청정지역 기대

■ 환경에너지센터란?

공정도 <자료제공=K-water>

환경에너지센터는 시화·반월 공단의 사업장에서 대기오염물질을 저감하기 위해 사용하는 활성탄을 적기에 회수, 저온열풍을 불어넣어 활성탄에 흡착돼 있는 오염물질을 탈착시킨 후 저렴한 가격으로 업체에 재공급하고, 탈착된 오염물질은 완전 연소시켜 신재생에너지로 전환하는 기능을 갖춘 시설이다. 여기서 탈착된 오염물질인 휘발성 유기화합물(VOCs)은 가연성물질이므로 연소시켜 에너지원으로 활용 수 있다.

환경에너지센터에서 가장 중요한 공정은 첫 번째, 활성탄에 흡착된 가연성 오염물질을 탈착하는 저온 열풍 재생공정이다. 폐활성탄에 150~200℃의 열풍을 가해 흡착된 오염물질을 탈착시켜 연소기의 연료로 공급하게 되는데 본 시설의 핵심공정이라고 할 수 있다.

두 번째는 탈착된 오염물질의 연소공정이다. 열 함량이 높은 오염물질이 연소기로 유입되면 약 800℃의 고온이 발생하게 되는데 이 열은 온수를 만드는 열원으로 사용하게 된다.

마지막 세 번째 공정은 연소가스의 냉각과 열 회수 과정이다. 고온의 가스를 외부로 직접 배출시키지 않고 1차적으로는 탈착된 가스를 연소기에서 쉽게 태울 수 있도록 승온하는데 사용하며, 2차적으로 외부의 찬 공기를 가온해 탈착용 열풍을 만드는데 사용하는 것이다. 이렇게 두 번의 열 교환 과정을 통해 100℃ 이내의 찬공기로 냉각된 연소가스는 외부로 배출되게 된다.

■ 2018년 상반기 공사 착공, 2020년 상반기부터 본격 운영 예정

환경에너지센터 조감도 <자료제공=K-water>

‘시화지구 대기개선특별대책 로드맵’의 일환으로 추진되고 있는 환경에너지센터는, 1단계 사업으로 총 280억여원의 사업비를 투자해 일 22.5톤의 폐활성탄을 재생할 수 있는 시설을 ‘20년 상반기 중으로 구축 완료할 예정이며, 현재 1단계 사업 계약 진행 중에 있다.

시화 MTV 내 6600㎥의 부지에 조성되며 4층 규모의 관리동과 3층 규모의 플랜트동으로 구성된다. 환경에너지센터는 자체 생산한 열에너지를 이용해 냉․난방을 하는 에너지자립형 건물로 건설될 예정이다.

‘18년 중 카트리지형 활성탄흡착탑 보급사업을 단계적으로 시행할 계획이며, 점차 사업대상을 300여개소 업체로 확대할 예정이다. 여기서 카트리지형 활성탄흡착탑이란 사업장에서 발생된 폐활성탄을 보다 쉽게 운반, 재생하기 위한 시설이다.

이와 병행해 작업장에서 발생하는 오염물질을 효율적으로 포집할 수 있도록 면 오염원을 개선하고, 활성탄의 교체 주기를 센서로 감지해 적기에 활성탄이 교체(재생) 될 수 있도록 관리할 계획이다.

■ 지역의 대기환경개선에 획기적인 역할 기대

환경에너지센터가 완공되면 시화·반월산단 내 악취배출량의 60%가 저감될 것으로 예상된다. 또한 탈착된 오염물질을 연소해 연간 3만Gcal의 신재생에너지를 생산할 수 있을 것으로 기대된다. 그리고, 전량 수입에 의존하던 고가의 활성탄을 저렴한 비용으로 재생해 재공급함으로써, 연간 30억원 이상의 방지시설 운영관리비 절감을 통한 영세업체의 경영 개선에도 기여할 것으로 전망된다.

환경에너지센터는 향후, 지역 대기환경 개선의 중추적인 역할을 담당하는 기반시설이 될 전망이다, 환경에너지센터 운영을 통해 안산·시흥 스마트허브 지역이 쾌적하고 살기 좋은 친환경도시로 거듭나는 계기가 될 것으로 기대된다.

허성호 대기자  press@hkbs.co.kr

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