해양투기될 쓰레기 삼천포화력으로 판매, ‘운영의 妙 살려’
부산하수슬러지/생활폐기물BTO-한국종합기술
“변화에 적응하는 자가 살아남는다.” 지난해부터 적용된 런던협약으로 인해 폐자원 발전시설 수요에 대한 범국가적인 대응이 요구되고 있다. 넘쳐나던 쓰레기로 골치 꽤나 썩던 부산시민들 사이에서도 부산환경자원공원의 폐자원 연료화 발전사업 준공이 눈앞에 다가오자 “쓰레기도 자원이다”는 인식변화가 감지되고 있다.
2006년 런던협약이 발효되며 작년부터 하수슬러지와 가축분뇨, 올해부터 음식물폐수 해양투기가 금지된 바 있다. 내년부터는 산업폐수까지 포함 거의 모든 종류의 폐기물의 해양투기가 금지되며, 폐자원 연료화 사업에 대한 민관협력 차원의 대응책이 다양하게 모색되고 있다.
이에 본지는 부산 환경자원공원의 한국종합기술 감리현장을 방문, 쓰레기가 연료로 부활하는 과정을 생생히 조명했다.
하수슬러지 육상처리시설 설치공사
한종은 현재 부산 환경자원공원 내 ‘하수슬러지 육상처리시설 설치공사’와 ‘생활폐기물 연료화 및 발전시설 BTO 건설공사’ 두 곳에서 책임관리를 시행하고 있다.
673억원 규모의 부산 하수슬러지 육상처리시설 설치공사의 감리비는 23억에 달한다. 턴키방식으로 벽산엔지니어링이 설계, 대우건설이 시공을 했고, 한종이 주력 감리사로 참여하고 있으며, 시운전 5개월 포함 총33개월의 공사기간을 거쳐 다음달 30일 준공을 앞두고 있다.
하수슬러지 ‘제로’ 현실화… 최종 부산물 화력발전소에 판매, 저급 석탄으로 재활용
하수슬러지 육상처리시설의 어수일 감리단장에 따르면 이번 공사는 크게 하수슬러지 건조시설 공사, 예비처리시설공사, 노후탈수기시설 교체공사로 구분된다.
어 감리단장은 “메인 시설물인 슬러지 건조시설의 1일 처리가능 시설용량은 550t으로, 수도권 매립지 1,000t에 이어 2위 규모”라며 “원활한 건조공정을 위해 간접 및 직접건조 장점만을 적용한 2단 건조방식이 핵심공법이다”고 언급했다.
건조방식은 건조기를 데우는 연료의 형태에 따라 1차, 2차 건조과정으로 구분된다. 1차 간접건조과정에서는 인근 BTO 발전시설의 고형연료(RDF)로 생산한 8.5bar 저압의 178℃ 폐증기를 공급받아 활용한다. 간접건조 방식은 비점성구간 슬러지 건조에 적합해, 함수율 80%의 슬러지를 65%로 떨어뜨리는 효과를 낸다. 건조기의 4축 패들로 인해 교반 및 이송이 우수하고 전열면적 및 열전달속도가 증대됐다. 간접건조방식은 최근 신뢰성이 검증돼 적용사례가 늘고 있다.
1차 간접건조를 통해 부분건조 된 슬러지는 2차 직접건조를 거쳐 완전건조된다. RDF 발전시설의 폐증기가 값싸지만 공급량이 부족한 관계로, 2차 건조과정에서는 LNG연료로 회전드림 건조기를 돌린다. 직접건조 방식은 고점성 슬러지 건조에 적합해, 함수율 65%의 슬러지를 10%까지 낮추는 역할을 한다. 파쇄시스템을 구축해 입자를 20mm 이하로 미립화했고, 열전달을 빠르게 하는 특성이 있다. 직접건조방식은 신뢰성이 높아 이미 수도권매립지에 적용되고 있다.
이처럼 함수율 80% 하수슬러지 550t은 1, 2차 건조과정을 거쳐 함수율 10% 125t 규모의 최종 부산물로 매일매일 옷을 갈아입는다. 그리고는 삼천포 화력발전소에서 발열량 3,100~3,400 kcal/kg의 저급 석탄과 유사한 보조연료로 사용된다. 부산시는 2011년 12월6일 한국남동발전과 이에 관한 MOU를 맺은 바 있으며 ‘유기성 고형연료’라 할 수 있는 최종 부산물로 연간 4억원 가량의 판매수익을 기대하고 있다.
악취제거의 비밀은 ‘다이내믹 스퀘어 바’… 4중 처리로 1μ이하 미세먼지까지도 포집
하수처리시설에서 빼놓을 수 없는 중차대한 사안으로 악취방지를 꼽을 수 있다. 현장을 방문한 본 기자도 악취처리 전 슬러지의 냄새를 맡아보고서야 그 위력을 실감했다. 지역주민들에게 혐오시설이란 인식전환을 시키기 위해 가장 주도면밀하게 신경써야할 절차다.
기본적으로 1, 2차 건조공정 자체 시스템에 의해 고농도 악취는 제거된다. 1차 건조과정에서 2차 건조기 열풍로 연소공기로 처리한 후, 2차 건조과정에서 1차 건조기 유동공기로 77%의 악취를 제거한다. 나머지 23%의 저농도 악취는 습식세정탑, 바이오필터, 약액세정탑의 3중 절차를 거쳐 처리된다.
그러나 어 단장에 따르면 악취처리의 정밀도를 높이는 과정이 순탄치만은 않았다. “초기 시운전 과정에서 밸런스가 맞지 않아 악취가 제대로 제거 되지 않았다. 이에 ‘다이내믹 스퀘어 바’를 추가 설치해 총 4중 처리를 하고 나서야 1μ이하 미세먼지까지 포집할 수 있게 됐다.”
한편, 지난달 27일 안전점검이 마무리되고 28일 하수슬러지가 처음 반입됐다. 이달 1일 설비안정화, 신뢰성운전, 성능검사를 위한 부하시운전을 시작했다. 부하시운전은 4월30일 준공 일까지 두 달간 진행되며, 객관성을 높이기 위해 한국산업기술원이 오는 24일부터 한 달 동안 시운전을 병행한다.
한종의 레전드 공채1기 어수일 감리단장, 플랜트전문엔지니어 이형만 감리단장
한종 공채1기로 입사한 유체기계기술사 어수일 감리단장은 1987년~1988년 수원 하수처리장 실시설계 및 감리를 시작으로 33년째 한종에 몸담고 있다. 기계, 상하수도를 거쳐 최근 플랜트분야 설계 및 감리를 주로 수행하고 있다.
어 단장은 사업추진 과정 중 ‘연약지반처리’를 가장 까다로웠던 공정으로 꼽았다. “2010년 8월13일 착공예정이었지만 당시 지반이 너무 연약해 1m 옆의 상황도 모를 정도였다. 파일을 25m나 박는 등 연약지반처리 공정을 거치게 됐고, 결국 수개월 공사가 연기됐다.”
또한, 어 단장은 “런던협약 등의 상황 덕분에 플랜트분야 인력수요는 늘고 있지만, 플랜트 설계 인력을 구하기는 굉장히 어렵다”며 “장기적으로 글로벌 수준의 플랜트 인재육성에 집중해야 할 것이다”고 지적했다.
생활폐기물 연료화 및 발전시설 건설공사 BTO
부산환경자원공원에는 하수슬러지 육상처리시설에 RDF 폐증기를 공급해주는 생활폐기물 연료화 발전시설이 설치 중이다. 이 사업은 국비 964억원, 시비 253억원, 민자 916억원, 총 2,133억원 규모의 BTO로 준공 후 15년간 운영을 통해 전력판매 폐기물처리비를 얻을 수 있다.
사업시행은 부산E&E, 시공은 포스코건설, 사업관리는 한국환경공단, 책임감리는 한종이 하고 있다. 한종의 이형만 감리단장이 현장 책임감리를 지휘하고 있으며, 이 단장은 벽산엔지니어링에서 20년 간 플랜트 설계 및 감리를 수행한 바 있다.
폐기물에서 추출한 RDF로 증기터빈 발전… 폐증기 하수슬러지 처리시설에 공급
이형만 단장은 현장 상황을 폐기물 연료화시설과 발전시설로 구분해 설명했다. 먼저, 1일(16H) 900톤, 연간 23만4,900톤의 폐기물을 처리할 수 있는 폐기물 연료화시설은 분말상태 RDF를 생산한다. 이후, 24.8MWe 외부순환형 유동층 보일러가 하루 24시간 500t의 RDF를 처리한다.
생활폐기물은 연료화시설에서 파봉, 파쇄된 후 200mm 파이프라인을 통해 반입장에 저장된다. 80mm이상 폐기물은 트롬멜스크린을 통해 풍력선별기로, 80mm이하는 자력선별기 등 폐기물선별기로 분배‧이송된다. 풍력선별기에서 나온 경량물은 가연물 분쇄기로 이동된 후 RDF 저장조로 바로 이동한다. 광학선별기를 거쳐 중량물 폐기물이 선별된 후 종이, 플라스틱, 기저귀류 등만 다시 선별돼, 가연성 물질들은 가연물 분쇄기를 거쳐 RDF 저장조로 이동된다. 자력선별기를 통해 철금속을 추출하고 기타 비철금속들도 선별과정을 거쳐 추출 한 후 나머지는 매립한다.
이후, 발전시설에서 RDF 저장조의 RDF를 태워 증기터빈을 돌리고 에너지를 생산하게 된다. 이 과정에서 생산된 8.5bar 저압 178℃ 폐증기가 인근 하수슬러지 육상처리시설의 1차 간접건조 과정에 LNG대신 활용된다.
이 단장은 “런던의정서 가입국가로서 생곡매립장에 단순 매립되는 폐기물관리 시스템을 개선하고, 에너지 자립율도 향상시킬 수 있다”며 “생활폐기물 BTO사업에서 변화하는 환경에 능동적으로 대처하는 한종만의 경영철학을 읽을 수 있다”고 강조했다.
한편, 생활폐기물 연료화 및 발전시설 건설공사는 지난달 28일 단동 및 연동시운전이 끝났다. 지난달 20일 시작한 연료화설비부하시운전은 다음달 30일까지, 다음달 15일 시작될 발전설비부하시운전은 5월30일까지 실시된다. 종합시운전은 6월부터 4개월간 진행되며, 10월8일 상업운전에 들어갈 것으로 기대된다.
