일반생활폐기물을 선별 및 건조시켜 성형한 폐기물고형연료인 RDF(Refuse Derived Fuel)도 또 하나의 새로운 발전용 연료로 각광을 받고 있다.

지난 2006년 7월 환경부는 부천과 강릉시에 환경부 폐기물고형연료(RDF) 생산설비 도입을 확정한 바 있으며 같은해 11월에는 일일 40톤 규모의 원주시 RDF 생산설비가 준공된 바 있다. 환경부는 최근 폐기물에너지화 정책을 표방, RDF의 활용은 더욱 늘어날 전망이다.

이러한 가운데 지난해 중부발전은 ‘10㎿e급 RDF 전용열병합발전 실증’ 기술개발사업지로 선정돼 2011년 7월까지 이에 대한 실증을 진행하게 된다.

중부발전이 추진하고 있는 10㎿e RDF 전용 열병합발전 실증은 10㎿e급(증기용량 60톤/h, 연료 사용 10톤/h) RDF 전용 열병합발전 보일러를 독자적으로 기술개발하고, 관련설비의 제작, 건설 및 시운전 등 실증을 통해, 국내 폐기물 광역처리 모델을 제시할 예정이다.

특히 국내 선행된 RDF 제조기술과 1㎿급 RDF 열병합 보일러 기술을 근거로 10㎿e급RDF 전용 열병합발전보일러를 독자적으로 설계 및 제작하며, 또한 터빈 및 환경설비의 실증 운영을 통해 폐기물로부터 만들어진 연료의 효율적인 연소 기술 확보와 배기 가스의 철저한 관리를 통해 오염물질 배출의 방지 및 친환경적 에너지 시스템 개발이 진행된다.

부가적으로 열병합 상용화 설비를 건설함으로서 열공급 및 전기생산을 통해 열병합 분산전원으로서의 실증사례를 제시함으로서 국가 폐기물 자원화 정책에 기여할 계획이다.

RDF 전용 열병합발전설비 왜?

RDF는 수분과 유해성분 및 불연물을 미리 제거하고 남은 가연물을 연소장치에 투입하기 적당하고 연소가 쉬우며 일반적인 저장설비에서 보관이 용이하게 성형·처리된 폐기물 연료다.

구미, 일본 등지에서는 이미 30여년 전부터 연구개발이 진행돼 왔으며 현재는 RDF 탄화설비, RDF 발전에까지 확대되고 있다. 독일에서는 이미 10~20년 전부터 폐기물을 안전한 정도까지 선별, RDF로 성형한 후 순환유동층 연소보일러에서 연소해 열을 산업용 공정에 사용하고 있고 오스트리아는 60기 이상의 유동층 폐기물 소각보일러를 가동하고 있어 대체 에너지 확보와 폐기물의 처리 등의 일석이조의 효과를 누리고 있다.

그러나 국내에서는 80년대 후반부터 기술 도입의 시도가 수차례 있었으나, 당시 기술신뢰도가 낮았고 국내 폐기물 처리체계 및 발생량에 대한 사전조사의 부족으로 제품의 질이 열악했다. 또 적절한 연소로의 개발이 이뤄지지 않았고 관계 법령이 정비되지 못하는 등 시장과 주변여건의 미숙으로 실패했다. 

산업용 순환유동층 보일러에서 RDF 연료를 혼소하는 기법은 고온의 불활성 물질로 이뤄진 유동층에 RDF를 투입, 연소시키게 돼 고른 혼합과 빠른 가열로 신속하게 연소하는 특징을 지닌다. 특히 800~900℃ 저온 연소로 인해 thermal NOx 발생이 거의 없으며 연료 중 질소성분의 산화도 공기의 다단주입으로 차단할 수 있다. 더욱이 낮은 층내 탄소농도를 유지하게 돼 완전연소가 가능하며 긴 연소로 내에서 연소입자의 반응시간을 늘이고 다시 사이클론에서 미연 입자를 포집, 재연소하는 방식으로 미연소 가연분의 유실을 극소화할 수 있다.

상용 순환유동층 석탄연소보일러는 현재까지 국내에서 가장 경제적이고 효율이 높으며 환경친화적인 열병합 발전보일러이다. 상용 순환유동층 보일러의 RDF연소 보일러로 이용은 매우 용이해 RDF 제조에 사용된 석회석으로 탈황과 염소분의 흡수제거가 가능하며 추가 석회석 주입으로 효과적인 염소의 제거가 가능하다. 아울러 설비에 배연처리시설의 추가도 용이해 환경적으로 안전한 연소기술로 구미 각국에서는 이미 20여년전부터 일반화된 기술이다. 실제로 대용량 순환유동층 이외의 방법으로는 유효 에너지 회수가 거의 불가능하며 배가스 관리도 어려운 실정이다.  현재 산업체에서는 자체발생폐기물의 경제적이고 안전한 처리, 외국에 비해 상대적으로 비싼 기업의 에너지 비용 등의 이유로 폐기물의 연료화에 주목하고 있다.

산업·경제적인 측면에서 RDF는 폐기물 직접 소각보다 운영적인 측면과 에너지 이용측면에서 매우 경제적이어서 환경부는 환경부하 저감, 매립지난 예방 및 폐기물의 효율적 자원화를 위해 RDF 생산설비와 MBT(Mechanical Biological Treatment) 설비보급을 적극적으로 추진하고 있다.

이의 일환으로 원주시는 지난 2006년 11월 생활폐기물로부터 RDF 생산설비를 준공, 발열량 4000kcal/kg 염소 약 1%의 RDF를 일일 40톤 가량 생산하고 있다. 또한 수도권매립공사, 부천시 등 RDF 생산설비 시범사업을 추진하고 있으며, 중부발전은 수도권매립공사와 부천시 등과 RDF 보급 및 활용에 관한 MOU를 체결, 이번 사업의 주요 공급처로서 활용할 계획이다.

정책적 측면에서 2003년 RPF(폐플라스틱을 이용한 고형연료제품)에 관한 품질과 규격이 만들어진 이후, 2005년 대체에너지개발및이용보급촉진법에 RDF를 대체에너지로 규정했으며, 2006년 RDF에 관한 고시가 제정됨으로서 RDF는 연료제품로서의 근거가 마련됐다. 또한 지난해 1월 개정된 대기환경보전법시행규칙에서 RDF에 관한 배출허용기준이 마련됨에 따라 보다 RDF 연소에 따른 체계적인 관리가 가능하게 됐다.

파급효과 및 활용방안은

친환경적인 RDF 열병합 발전설비의 상용 및 국산화를 통해, 단기적으로는 정부 및 지방자치단체에서 추진중인 RDF 생산설비 및 MBT설비와 연계한 ‘폐기물 처리→RDF 생산→열병합 발전→전기및열생산’의 One Cycle 시스템을 보급할 수 있으며, 중장기적으로는 산업단지의 열공급 설비 및 소각로를 대체할 수 있을 것으로 전망된다.

정부는 2012년까지 국내 8개 지역에 일일 1200톤 규모의 MBT 설비를 증설할 계획으로 이를 발전설비의 연료로 이용시 약 30㎿ 발전설비 건설이 가능하다. 또한 국내 RDF의 생산 잠재량은 광역시는 일일 2700톤 생산이 가능하고, 비광역시는 일일 6652톤 생산이 가능하며, 발전설비용량으로 환산시에는 약 700㎿ 발전설비를 건설할 수 있는 셈이다.

또한 현재의 RDF의 공급가격은 형성돼 있지 않지만, 사업자가 운송비를 부담한다해도 발열량 대비 수입유연탄의 약 1/3 수준으로 열 및 전기생산단가를 크게 낮춰 향후 산업용 열병합설비 및 분산형 전원으로서 보급이 촉진될 수 있을 것으로 전망된다.

현재, 제정된 관련법안으로 RDF는 제한적으로 연료로 사용할 수 있게 됐다. 이번 사업을 통해 기술을 실증함으로서 에너지 효율과 안전성이 입증되면 수도권 연료제한 완화 등 환경법상 제한요소를 줄이게 돼 파급효과 또한 예상된다.

RDF 열병합 발전설비는 국내 RDF 연료의 이용 이외에도 현재 동남아, 북한, 몽고 등 후발 개발도상국이 당면하고 있는 열과 전력부족 문제를 해결하기 위한 분산형 전원 시스템으로 활용된다. 동남아를 선두로 폐기물, 바이오매스 등 난연성 유기물의 순환유동층 기술의 수요가 확대될 것으로 예상하고 있다.