생활폐기물 소각시설의 미세먼지 배출특성 및 대기질 영향 연구 = Emission Characteristics and Air Quality Impact by Paraticulate Matter from Municipal Solid Waste Incinerator

국문 초록 (Abstract)

미세먼지 문제의 해결을 위해서는 대형사업장 등 미세먼지 다량배출원의 정확한 배출량 파악이 우선되어야 한다. 배출량 산정에는 배출계수가 필수적인데 우리나라의 생활폐기물 소각시설의 경우, TSP와 미세먼지(PM-10)는 미국과 유럽에서 개발된 배출계수를 사용하고 있다. 초미세먼지(PM-2.5)의 경우에는 PM-10 배출계수에 PM-10 중 PM-2.5 분율을 적용하여 사용하고 있다. 즉, 외국에서 개발한 배출계수를 기반으로 산정하고 있으므로 국내 여건을 반영한 정확하고 신뢰도 높은 배출량을 산정하는 데에 어려움이 있다.
대형 생활폐기물 소각시설의 경우, 미세먼지를 비롯한 대기오염물질을 다량 배출하고 있지만 관련 연구는 미흡한 실정이다. 생활폐기물 소각시설에서 배출되는 미세먼지를 산정하기 위해서는 배출시설의 공정, 방지시설, 처리용량 등 세분화된 정보가 필요하며, 다양한 운전 조건을 고려한 연구가 필요하다.
본 연구에서는 대형 생활폐기물 소각시설을 대상으로 미세먼지의 농도와 입경분율을 조사하고 배출계수를 산정하였으며, 실측에 따른 PM-2.5 농도를 기반으로 대상시설이 주변지역에 미치는 영향을 살펴보았다.
대상시설의 미세먼지 농도를 분석한 결과, 입자크기별 평균 농도는 각각 TSP 6.483㎎/㎥, PM-10 5.488㎎/㎥, PM-2.5 4.071㎎/㎥으로 나타났으며, 입자크기별 분포율은 10㎛ 이상이 16%, 2.5㎛ ~ 10㎛ 사이 입자의 분포율이 22%, 2.5㎛ 이하의 입자 크기는 62%로 가장 높게 나타났다. 미세먼지 측정 기준으로 입경분율의 비는 PM-10/TSP은 0.841, PM-2.5/TSP는 0.618, PM-2.5/PM-10는 0.731로 나타났다.
본 연구에서 개발한 생활폐기물 소각시설의 미세먼지 배출계수는 PM-10은 0.0441kg/ton, PM-2.5는 0.0330kg/ton으로 나타났으며, 이 값은 국가 배출계수인 0.0362kg/ton, 0.0240kg/ton과 비교해 각각 1.22배, 1.37배 높은 수준으로 나타났다.
대상시설에서 배출된 PM-2.5가 주변지역에 미치는 영향은 대상시설을 중심으로 가로세로 반경 약 2km 범위로 설정하여 대기확산모델인 CALPUFF를 통해 살펴보았다. 고농도 미세먼지 특별대책인 계절관리제 시행에 따라 대상시설의 가동률을 50%로 제어할 경우, 주변지역에 미치는 최대 농도는 제어가동 시 50% 저감되었으며, PM-2.5 농도 기준으로 일평균 환경기준인 35㎍/㎥의 1%에 해당하는 0.35㎍/㎥ 이상 영향을 주는 거리가 78% 감소된 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통해 우리나라의 쓰레기 특성 및 생활폐기물 소각로의 운전조건을 반영한 미세먼지 배출계수를 개발하여 우리나라 미세먼지 배출량 자료의 신뢰성을 제고하였다. 또, 소각로의 가동률 조정에 따른 대기질 영향 분석을 통해 효과적인 미세먼지 관리대책 수립에도 기여할 것으로 판단된다.

주요어 : 미세먼지, 생활폐기물 소각시설, 인벤토리, 배출계수, CALPUFF, 확산영향