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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.25 No.2 pp.105-115
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2026.25.2.105

Effects of revamping projects on air emission mitigation in municipal solid waste incineration facilities

Seonghun Kim1, HaeJoong Lim2, JeongDeok Beak1, HungSoo Joo1*
1Department of Environmental Engineering, Anyang University
2Halla Energy & Environment
* Corresponding Author: Tel: +82-31-463-1291 E-mail: hungsoo.joo@gmail.com
5 January 2026 4 March 2026 11 March 2026

Abstract


This study quantitatively evaluated the impact of revamping projects on air pollutant emissions. Data from five municipal solid waste incineration (MSWI) facilities in Korea were measured by the Tele-Monitoring System (TMS) from 2011 to 2024. Concentration, total emissions, and emission factors (EF, kg/ton-waste) before and after the revamping process were compared, and each specific pollutant reduction per ton (ΔEF) was estimated, along with the associated environmental benefits. After the revamping process, waste treatment capacity increased by 8.7~29.2%, while both concentrations and emission factors of dust, NOx, and HCl decreased, indicating higher performance even in the larger treatment conditions. The societal benefit of revamping these facilities was estimated to amount to approximately 6.6 thousand KRW per ton of waste, with NOx accounting for more than 80% of the total benefit. Although HCl emission levels were relatively low, HCl reduction is environmentally beneficial due to its strong odor and corrosive properties, indicating a potential improvement in the mitigation of public complaints as well as a positive environmental impact. This research provides one of the case studies for long-term measurement-based assessments of revamping effects and may serve as fundamental data for waste management policy, societal benefits, and strategic decision-making for future MSWI refurbishment and planning.


Municipal solid waste incineration , Revamping , Air pollutants , Emission factor , Societal benefit

생활폐기물 소각시설 대보수 사업의 대기오염 저감 효과 분석

김성훈1, 임해중2, 백정덕1, 주흥수1*
1안양대학교 환경에너지공학과
2한라산업개발(주)

초록

    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    생활폐기물 소각은 매립 의존도를 낮추고 에너지 회수 측면에서 자원순환 정책의 핵심 시설로 평가된다(EC, 2019;UNEP, 2019). 정부는 도시고형폐기물 (Municipal Solid Waste, MSW)의 직매립 금지와 노후 소각시설의 현대화를 정책의 핵심축으로 제시하였다(ME, 2018). 그러나 국내 공공 소각시설은 현재 15년 이상 경과한 시설이 전체의 60% 이상을 차지하며, 노후화로 성능 저하와 오염물질 배출 증가 문제가 나타나고 있다(Park and Phae, 2018;Choi et al., 2021;KECO, 2024). 신규 소각시설 건설은 입지 갈등과 기피현상(Not In My Backyard, NIMBY), 재정 부담으로 인해 장기간 지연되는 경우가 많아(Lee, 2004;ME, 2018), 폐기물 처리 수급 불균형을 심화시키는 구조적 문제로 작용한다(Kwon et al., 2024). 이에 따라 기존 소각시설의 활용도를 극대화하고 효율성을 제고하는 전략이 현실적 대안으로 요구된다.

    시간당 1톤 이상의 생활폐기물 소각시설은 굴뚝자동측정기기(Tele-Monitoring System, TMS)가 설치되어 주요 대기오염물질인 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)를 상시 측정·관리·전송·공개하여 배출허용기준 준수 및 투명성 확보에 활용된다(ME, 2023). 이 중 먼지와 질소산화물은 대기총량관리 대상물질이며, 염화수소는 특정대기유해물질이자 악취의 주요 원인물질로 소각시설에서 지속적으로 측정·관리하고 있다. 이러한 TMS 데이터는 소각시설의 장기 운영 특성과 배출 특성 변화를 파악하고, 설비 개량 이후의 개선 효과를 객관적으로 분석할 수 있는 중요한 연구자료로 활용될 수 있다. 생활폐기물 소각시설의 대보수(Revamping)는 신규 건설 대비 비용과 기간을 절감하면서도 강화된 배출 규제를 충족할 수 있는 현실적 대안으로 주목된다(UNEP, 2019;ME, 2025). 대보수는 단순한 유지보수와 달리 연소부·보일러·집진기·SCR 등 주요 설비를 교체·보강하여 설계 성능 회복과 수명 연장을 동시에 달성하는 종합적 개량 행위로 정의된다(MOEJ, 2015;ME, 2025).

    국내 연구에서는 소각시설 사례를 분석한 결과, 대보수 주기가 약 15~20년에 이르는 것으로 보고되었으며, 대보수 이후 가동률과 연소 안정성이 개선되는 경향이 나타났다(Kim and Kim, 2024). 또한 생활폐기물의 발열량 증가가 소각로의 열부하와 연소 안정성 저하를 초래할 수 있으며, 이는 보일러 부하 가중과 운전 효율 저하로 이어질 수 있음이 지적되었다(Bonifazi et al., 2008;Park and Phae, 2018). 대보수는 폐기물 성상 변화에 따른 성능 저하를 보완하고 처리 안정성을 회복하는 핵심 수단으로 평가된다. 해외 연구에서도 소각시설 노후화가 지속되면 BAT-AEL(최적가용기법 연계 배출수준) 준수가 어려워지고, 주요 방지설비의 교체·보강이 필수적임을 강조하고 있다(Neuwahl et al., 2019). 또한 소각시설에서 배출되는 대기오염물질이 인체 건강 위해성을 유발할 수 있으며, 배출농도의 저감과 안정적 관리가 공중보건 차원에서 중요하다고 지적되었다(Park, 2018;Choi et al., 2021). 이러한 연구들은 국내와 마찬가지로 대보수가 지연될 경우 지역사회 건강 보호와 규제 대상 오염물질(Dust, NOx, HCl)의 관리 측면에서 취약성을 초래할 수 있음을 시사한다.

    국내 기존 연구들은 개별 사례나 단기 분석에 머물러, 장기간 실측자료를 기반으로 대보수 효과를 체계적으로 검증한 연구는 부족하다. 특히 대보수 당시의 설계기준과 비교하여 대기오염물질 배출 저감 효과를 통계적으로 검증연구는 거의 보고되지 않았다. 본 연구는 생활폐기물 소각시설 TMS 운영자료(2011~2024년)를 활용하여 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)의 배출 저감 효과를 정량적으로 분석하고, 폐기물처리 톤당 제거 편익을 산정함으로써 대보수의 환경적·경제적 성과를 실증적으로 평가하였다. 이러한 분석 결과는 향후 소각시설 대보수 타당성 검토와 정부 환경기초시설 개량 정책 수립에 유용한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

    2. 재료 및 방법

    2.1 대상시설

    본 연구의 분석 대상은 국내에서 생활폐기물 소각시설 중 굴뚝자동측정기기(TMS)가 부착된 시설로 한정하였다. 소각시설 대보수 사업 이전과 이후 최소 1년 이상의 월별 대기오염물질 배출량 자료가 확보 가능하고, 사업이 완료 운영되고 있는 시설 5개소(A~E, 2024년 기준)로 선정하였다(Association of Municipal Solid Waste (MSW) Recovery Facilities, 2011∼2024). 분석대상 5개 소각시설에 대한 개요는 Table 1에 제시하였다. Fig. 1은 ⸢대기환경보전법⸥에 따른 대기오염물질 배출허용기준과 대보수 시 적용된 설계기준을 비교한 것으로, 모든 대상 시설의 설계기준은 법적 배출허용기준을 상회하는 수준으로 강화되어 적용된 것으로 나타났다. 이는 대보수 과정에서 강화된 환경 규제를 반영하고, 향후 운영 안정성을 확보하기 위한 설계 보완 조치로 해석된다.

    2.2 오염물질별 원단위 배출량

    분석대상 대기오염물질은 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)이며, 분석기간은 2011년부터 2024년까지 활용하였다. 데이터 분석에서는 시설별 대보수 전후를 포함한 전체 기간 동안 대기오염물질 배출농도, 총 배출량, 폐기물 처리 톤당 배출량을 검토하였다. 폐기물 톤당 대기오염물질 배출량은 대기오염물질 총배출량을 폐기물처리량으로 나누어 배출량(Emission factor, EF)을 산출하였다(식 (1)).

    EF (kg/ton-waste) = Air pollutant emission (kg) Waste treatment volume (ton)
    (1)
    각 분석항목(폐기물처리량, 배출오염물질 농도, 총 배출량, 폐기물처리 톤당 오염물질 배출량)에 평균값, 표준편차, 변동계수(Coefficient of variation, CV)를 종합적으로 사용하였다. 변동계수는 단위와 관계없이 상대적 변동성을 비교할 수 있어 대보수 이전과 이후 시설의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 지표로 활용된다.

    2.3 배출 저감량

    소각시설 대보수의 환경적 효과를 정량화하기 위해 먼지, 질소산화물, 염화수소의 원단위 저감량을 산정하였다. 저감량은 대보수 전·후 폐기물 원단위 배출량(EF)을 비교하여 계산하였으며, 대보수 이전 배출량(EF before)과 이후 배출량(EF after)의 차이를 오염물질 배출 저감량(ΔEF)로 정의하였다(식 (2)).

    ΔEF (kg/ton-waste) = EF before − EF after
    (2)
    이때 ΔEF는 폐기물 톤당 처리 시 대보수 이후 감소한 오염물질의 양을 나타내며, 환경편익 분석의 핵심 지표로 활용하였다.

    2.4 데이터분석

    본 연구는 데이터의 신뢰성을 확보하기 위하여 다양한 자료원을 활용하였다. 주요 분석자료는 전국 생활폐기물 자원회수시설 운영협의회에서 제공하는 월간 운영자료로, 폐기물 소각 처리량과 대기오염물질 배출량을 중심으로 분석하였다(Association of Municipal Solid Waste (MSW) Recovery Facilities, 2011~2024). 수집된 원시자료 중 결측치는 전처리 과정을 통해 보정하여 반영하였다. 보조자료로 환경부의 ⸢전국 폐기물 발생 및 처리현황⸥ 통계자료와 각 시설 설계보고서를 활용하였다(KECO, 2024). 설계보고서는 법적 배출허용기준과 설계기준, 폐기물 발열량 변화 등을 포함해 분석을 보완하였다. 소각시설 대보수 효과를 세 가지 분석을 통해 실시하였다. 첫째, 대보수 전후 TMS 자료를 활용하여 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)의 배출농도 변화를 정량적으로 비교하였다. 둘째, 소각 처리량과 대기오염물질 배출총량(kg/month)을 산출하여 총량 변화를 평가하였다. 셋째, 총 배출량을 폐기물 처리량으로 표준화해 폐기물 원단위 배출량(EF, kg/ton-waste)을 산정함으로써, 소각량 변동 영향을 배제하고 설비 성능 개선 효과를 객관적으로 검증하였다. 배출 저감량(ΔEF)을 기반으로 피해비용(Unit Damage Cost) 접근법을 적용해 환경편익을 산정하였다(EC, 2019). 단가 산정은 CE Delft (2024) Environmental Prices Handbook을 활용 제시하였다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1 소각처리 효과 및 폐기물발열량

    2011년부터 2024년까지 운영자료를 기반으로 대보수 전후의 소각처리능 변화를 평가하였다. 각 시설의 월평균 폐기물 처리량을 지표로 삼아 평균, 표준편차, 변동계수(CV)를 산정하고 폐기물 발열량과의 상관성을 비교·분석하여 정량적으로 확인하였다. 각 시설별 분석 결과는 Table 2에 제시하였다. 대보수 이후 5개 대상시설의 월평균 처리량은 8.7~29.2% 증가하였으며, 이는 연소계통·보일러·집진설비 개선 효과가 반영된 결과로 판단된다. 특히 C시설은 폐기물 발열량이 대보수 이전 대비 34.6% 증가했음에도 처리량이 29.2% 증가(CV = 0.155)하여 가장 큰 개선 효과를 보였다. 대보수 이후 모든 시설에서 폐기물 발열량이 0.9~34.6% 증가하는 경향을 보였다. 폐기물 성상 변화로 인해 발열량 증가는 연소부하와 보일러 열회수 조건에 영향을 미쳐 소각 처리능과 운전 효율에 직접적으로 작용하는 것으로 알려져 있다(Baek, 2010;Park and Phae, 2018;Son and Bae, 2022). 본 연구에서도 대보수 이후 처리량 증가와 함께 개선 효과가 확인되었다. 변동계수(CV)는 시설별 차이를 보였으나, 대보수 이후 C 및 E시설에서 뚜렷한 감소 경향이 확인되었으며 이는 대보수 이후 운영 안정성이 향상되었음을 시사한다.

    3.2 대기오염물질 배출농도 특성

    2011~2024년 TMS 기반 운영자료를 활용하여 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)의 대보수 전후 배출농도 변화를 분석하였다(Table 3, Fig. 2). 각 오염물질의 평균값, 표준편차, 변동계수(CV)를 산정하여 배출 특성을 정량적으로 비교하였다.

    대보수 이후 5개 소각시설의 먼지(Dust) 배출농도는 모두 감소하였으며, C시설(1.9 → 0.6 mg/Sm3, 약 68% 개선)과 D시설(3.1 → 1.1 mg/Sm3)에서 가장 큰 저감 효과가 확인되었다. 일부 시설(A, B)에서는 변동계수(CV)가 증가했으나 이는 저농도 구간 측정 특성에 따른 상대적 변동성 증가로 해석된다. 질소산화물(NOx) 농도 또한 모든 시설에서 저감되었으며, A시설 34.5 → 19.1 ppm, D시설 38.6 → 21.2 ppm으로 44%, 45%로 크게 감소하였다. 변동계수는 일부(A, B시설)에서 증가하였으나 대보수 효과를 저해하는 수준은 아니었다. 질소산화물 제거설비 및 연소 조건 개선 효과가 반영된 것으로 폐기물 발열량 차이와 같은 외부 변수에 따라 단기 변동성이 반영된 결과로 해석된다. 염화수소(HCl) 배출농도는 대체로 감소하였으며, C시설 1.9 → 0.4 ppm, E시설 1.1 → 0.1 ppm으로 개선되었다. 다만 B시설은 1.6 → 3.3 ppm으로 증가하였으나 설계기준(10 ppm) 대비 충분히 낮아 운전 관리 측면에서 문제가 없는 수준이었다. 다른 시설에서는 전반적으로 변동계수가 유지되거나 증가하여, 평균 농도 저감과 별개로 단기적 배출 안정성 확보가 중요한 과제로 남아 있음을 확인할 수 있었다. 일본과 유럽의 대보수 사례에서도 유사하게 보고된 바 있으며, BAT-AEL 수준의 저농도 배출은 달성 가능하지만 폐기물 조성 변화와 운전 조건 변동에 따라 단기적 배출 편차가 발생할 수 있음이 지적되었다(EC, 2019). 또한 주요 설비 개량을 통해 장기적 저감 효과를 달성할 수 있으나, 운전 조건의 최적화 없이는 배출 변동성을 완전히 제어하기 어렵다는 점도 보고되었다(MOEJ, 2015). 종합하면, 5개 소각시설 모두 대보수 이후 Dust, NOx, HCl의 평균 배출농도가 유의하게 감소하였다. 대기오염물질의 낮은 배출농도로 인하여 변동계수의 증가는 대보수 이후에도 여전히 지속적인 관리가 필요하다.

    3.3 대기오염물질 총 배출량 특성

    본 절에서는 2011~2024년 TMS 기반 운영자료를 활용하여 대보수 전후 생활폐기물 소각시설에서 배출된 주요 대기오염물질(Dust, NOx, HCl)의 월별 총배출량(kg/month)을 분석하였다(Table 4). 총배출량은 월평균 배출농도와 배출가스량을 곱해 산정하였으며, 평균값·표준편차·변동계수(CV)를 활용하여 대보수 전후 변화를 비교하였다. 또한 Table 1의 시설 규모와 Table 2의 월평균 소각량을 함께 고려하여, 처리량 증가 여부와 관계없이 실제 배출저감 효과를 평가하였다.

    먼지 배출총량은 대보수 이후 A, C, D, E 시설에서 12~67 kg/month 감소하였다. 특히 D시설은 96.0 → 28.9 kg/month으로 가장 큰 저감 효과를 보였다. B시설은 65.8 → 72.0 kg/month으로 증가했으나, 같은 기간 소각량이 16.9% 증가한 점을 고려하면 단위처리량 대비 배출효율은 개선된 것으로 해석된다. 변동계수(CV)는 전반적으로 증가 경향을 보였으며, 이는 저농도 운영 단계에서 통계적 영향이 상대적으로 크게 반영된 현상으로 판단된다. NOx 배출총량은 대부분의 시설에서 감소하였으며, A시설은 2,212.1 → 1,399.2 kg/month, B시설은 2,204.8 → 1,893.6 kg/month (–14%)으로 저감되었다. C시설은 465.3 → 478.6 kg/month으로 소폭 증가(약 2.8%)했으나, 월평균 소각량이 773 ton/월 (+29.2%) 증가하여 절대 배출량이 높아진 결과로 배출농도는 대보수 이후 감소한 점(Table 3)을 고려하면 단위 처리효율은 개선된 것으로 판단된다. HCl 배출총량은 A, C, D, E 시설에서 22~63% 감소하였다. A시설은 218.3 → 170.1 kg/month, D시설은 267.5 → 188.9 kg/month, E시설은 62.4 → 11.1 kg/month으로 각각 저감되었다. C시설은 34.6 → 12.8 kg/month으로 63% 이상 감소하여 설비 개선 효과가 확인되었다. 다만 B시설은 56.5 → 199.1 kg/month으로 증가하는 결과를 보였는데, 이는 소각량 증가(약 16.9%)가 반영된 것으로 해석된다.

    대부분의 시설에서 소각량 증가에도 Dust, NOx, HCl 총배출량은 감소하여 처리효율 개선과 환경성능 향상이 동시에 달성되었음을 확인하였다. 이는 반건식 반응탑(SDA), 선택적 촉매환원(SCR), 여과집진기(Bag-filter) 등 설비 보강의 영향이며, 일부 증가 사례는 소각량 증가에 따른 결과로 대보수 효과가 저감된 것으로 보기 어렵다.

    3.4 대기오염물질 원단위 배출량 특성

    2011~2024년 운영 자료를 활용하여 먼지(Dust), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCl)의 폐기물 원단위 배출량(kg/ton-waste)을 산정하고 대보수 전·후 평균값, 표준편차, 변동계수(CV)를 정량적으로 비교·제시하였다(Table 4). 소각 처리량 변동으로 배출농도, 총배출량만으로는 대보수 효과를 명확히 판단하기 어려우므로 원단위 배출량(Emission factor, EF)을 통해 대보수 효과를 분석하고, 결과를 Table 5 및 Fig. 3에 제시하였다.

    먼지(Dust)의 원단위 배출량은 모든 시설에서 감소하였다. A시설은 0.020 → 0.011 kg/ton으로 약 45% 저감되었으며, D시설은 0.024 → 0.007 kg/ton으로 70%로 가장 큰 개선을 보였다. E시설도 0.016 → 0.007 kg/ton으로 줄었다. 변동계수는 A, B, D시설에서 증가하였으나, C시설은 0.794 → 0.397로 감소하여 안정성이 향상되었다. 질소산화물(NOx)의 원단위 배출량도 전반적으로 낮아졌다. A시설은 0.529 → 0.303 kg/ton으로, D 시설은 0.631 → 0.270 kg/ton으로 50% 이상 줄었고, E 시설도 0.416 → 0.273 kg/ton으로 감소하였다. 특히 발열량 증가로 부하가 컸던 C시설에서도 0.251 → 0.181 kg/ton으로 저감되어, 고발열량 폐기물 처리에서도 효과적임을 확인되었다. 염화수소(HCl)의 원단위 배출량도 대부분 시설에서 감소하였다. C시설은 0.021 → 0.005 kg/ton으로, E시설은 0.014 → 0.002 kg/ton으로, A시설은 0.052 → 0.037 kg/ton으로, D시설은 0.068 → 0.043 kg/ton으로 감소되었다. B시설은 0.014 → 0.038 kg/ton으로 증가했으나, 대기오염물질 배출허용 설계기준 대비 충분히 낮은 수준을 유지하였다. 변동계수는 일부 시설(E시설 0.875 → 0.578) 감소하였으나, 전체적으로는 일정하거나 증가하는 경향을 보였다.

    전반적으로 대보수는 생활폐기물 소각시설의 원단위 배출량을 유의하게 저감하여 환경적 성과를 입증하였다. 변동계수 증가 현상은 대보수 이후 저농도 구간에서 계절적 요인이나 측정 오차가 상대적으로 크게 반영되어 변동계수(CV)가 확대될 수 있음이 지적된 바 있다(CEN, 2014). 따라서 이는 대보수 효과를 약화시키는 수준은 아니며, 효과 분석에서는 평균값뿐만 아니라 원단위 배출량과 변동성 지표를 함께 고려할 필요가 있다. 원단위 배출량(EF) 평가는 대보수 사업의 비용·편익 분석과 정책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다.

    3.5 대기오염물질 제거 편익

    본 절에서는 대보수 효과를 정량적으로 비교하기 위해 폐기물 배출 저감량(ΔEF)를 활용하여 환경편익을 산정하였으며(Table 6), 단위 편익비용은 CE Delft (2024) Environmental Prices Handbook의 중앙값을 기준으로 적용하였다. 유럽연합 내 대기오염물질 배출에 따른 인체 건강 피해, 생태계 훼손, 농작물 및 건축물 손상 등 사회·경제적 비용이 포함된 단가이다. 먼지는 PM2.5 기여율(61.8%)을 반영한 보수적 접근을 적용하였으며(Woo et al., 2020), HCl은 독립 단가 부재로 EU ExternE (EC, 2005b) 및 European Commission (EC, 2005a)의 산성화 환산계수를 기반으로 SO2-eq로 변환(1 kg HCl = 0.88 kg SO2-eq)하여 분석하였다. 산출된 금액은 2024년 평균 환율(€1 = 1,475.05원)을 적용하여 원화로 환산하였다(Bank of Korea, 2025).

    분석 결과, 먼지(PM2.5로 환산)는 배출 저감량은 작았으나(0.006 kg/ton-waste) PM2.5 단가가 높아 약 665원/ton-waste의 편익을 보였다. NOx는 가장 큰 저감량을 보여 5,330원/ton-waste의 편익을 보였다. 최종적으로 대보수 이후 먼지, 질소산화물, 염화수소 개선 효과로 처리 폐기물 톤당 환경 편익은 6,576원/ton-waste의 편익이 발생하며, 100톤/일 처리 시설(운영일 300일/년 기준)일 경우 연간 약 1.97억 원 상당의 대보수 환경편익 효과가 나타나는 것으로 산정되었다. 특히 염화수소(HCl)는 산성가스로 배출량은 질소산화물에 비해 상대적으로 낮지만 황화수소, 암모니아 등과 함께 대표적인 악취물질로 분류하고, 일부 소각과 같은 환경기초시설 사례에서 악취유발 화학물질로 제시하고 있다(Kim, 2011). 소각시설에서 염화수소 저감은 단순한 환경오염물질 제거뿐만 아니라 악취 및 부식 리스크 저감 측면에서 의미 있고, 생활 주변에 위치한 소각장의 특성을 고려할 때 악취민원 감소에 따른 사회적 편익이 상당히 클 것으로 판단되고, 여기에 시설물의 내구성 연장이라는 부분에 대한 편익이 추가된다면 염화수소 저감에 따른 편익효과는 더 증가할 것으로 판단된다. 본 연구는 5개 시설 사례에 기반하여 일반화에는 제한이 있으나, 장기 실측자료를 통해 대보수의 환경·경제적 효과를 정량적으로 규명하였다는 점에서 실무·정책적 활용성이 높다.

    4. 결 론

    본 연구는 국내 5개 생활폐기물 소각시설(A~E)을 대상으로 대보수가 대기오염물질(먼지, 질소산화물, 염화수소) 배출 저감과 환경편익에 미치는 효과를 정량적으로 평가하였다. 대보수 이후 모든 시설에서 폐기물 처리량이 8.7~29.2% 증가하였으며, 폐기물 발열량이 0.9~34.6% 상승한 조건에서도 처리량이 확대된 것은 연소계통, 보일러, 집진설비의 성능 보강에 따른 효율 개선이 이루어졌음을 의미한다. 특히 C시설의 경우, 발열량이 34.6% 증가하였음에도 처리량이 29.2% 향상되어 가장 크게 개선되었다.

    대기오염물질 배출농도 역시 Dust, NOx, HCl 모두 대보수 이후 전반적으로 감소하였다. 먼지는 24.7~69.9% 감소하여 0.6~2.0 mg/Sm3로, NOx는 34.7~45.0% 감소하여 11.6~24.8 ppm 수준으로 낮아졌다. HCl은 0.1~4.1 ppm 수준으로 저감되었으며, B시설에서 농도 증가사례는 저농도 구간에서 나타나는 통계적 변동 특성으로 판단되지만 대기오염 배출허용기준 이내로 적정 관리되고 있다.

    총 배출량과 원단위 배출량(EF) 분석에서도 대부분 시설에서 명확한 저감 효과가 나타났다. 일부 항목(B시설의 Dust·HCl, C시설의 NOx)에서 총 배출량이 증가했으나, 이는 대보수 이후 소각량 증가 영향이 더 크게 작용한 결과로 대보수 효과가 저하된 것으로 보기 어렵다. 원단위 배출량(EF) 기준에서는 Dust가 9.1~70%, NOx는 27.5~57.2%, HCl은 B시설을 제외한 모든 시설에서 성능 향상이 확인되었다.

    배출 저감량(ΔEF)를 기반으로 CE Delft (2024) 단가 및 EU 산성화 환산계수를 적용하여 대보수 효과에 따른 환경편익을 산정하였다. 분석 결과, 먼지(PM2.5 환산), NOx, HCl 저감으로 폐기물 1톤당 약 6.6천 원/ton-waste 수준의 편익이 도출되었으며, 대보수 이후 개선 효과로 처리 폐기물 톤당 환경 편익은 NOx > Dust > HCl 순으로 나타났으며, 특히 NOx가 전체 편익의 80% 이상을 차지하는 핵심 기여 오염물질로 확인되었다. 또한 염화수소(HCl) 배출 감소는 악취 민감성이 높은 소각시설의 특성상 주민 체감환경 개선과 민원 감소, 단순 배출저감 효과를 넘어 주민수용성 확보에도 기여할 수 있음을 시사한다.

    종합적으로, 소각시설 대보수는 단순한 설비 보수를 넘어 처리능력 향상과 대기오염물질 배출 저감을 동시에 달성하여 환경적·경제적 효과를 유의하게 강화하였다. 이는 신규 소각시설 건설이 입지 갈등과 재정 부담으로 지연되는 국내 여건에서 현실적이고 효과적인 정책 대안으로 기능할 수 있다. 향후에는 보다 다양한 규모·기술구성의 소각시설을 대상으로 확장 분석하여 대보수 효과의 일반화 가능성과 정책적 적용성을 심층적으로 검증할 필요가 있다.

    감사의 글

    “이 성과는 정부(기후에너지환경부)의 재원으로 한국 환경산업기술원의 미세먼지관리 특성화대학원 사업의 지원을 받아 수행된 연구임”.

    <저자정보>

    <저자정보>

    김성훈(박사과정), 임해중(실장), 백정덕(석사과정), 주흥수(교수)

    Figure

    JOIE-25-2-105_F1.jpg

    Regulatory emission limits and designed emission standards after revamping.

    JOIE-25-2-105_F2.jpg

    Distributions of emission concentration for Dust, NOx and HCl before (B-R) and after revamping (A-R) in incineration facility.

    JOIE-25-2-105_F3.jpg

    Distributions of EF for Dust, NOx and HCl before and after revamping in incineration facility.

    Table

    Overview of revamping incinerators selected in this study

    Monthly waste feed and calorific value of waste (before vs. after revamping)

    *B-R: Before revamping, A-R: After revamping

    Emission concentrations of Dust, NOx, and HCl before and after revamping in incineration facility

    *B-R: Before revamping, A-R: After revamping

    Emission amounts of Dust, NOx, and HCl before and after revamping in incineration facilities (kg/month)

    *B-R: Before revamping, A-R: After revamping

    EF of Dust, NOx, and HCl before and after revamping in incineration facility

    *B-R: Before revamping, A-R: After revamping

    Estimated economic benefits per ton of waste by pollutants after revamping

    Note: Benefits were calculated using the CE Delft (2024) Environmental Prices Handbook (EU version) and converted to KRW using the 2024 average exchange rate. HCl benefits were conservatively estimated using the SO2-equivalent conversion factor (1 kg HCl = 0.88 kg SO2-eq) derived from European Commission (2005a, Annex 5) and ExternE (2005b).

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