폐기물처리방법별 환경효율성(Eco-efficiency) 평가 연구

Abstract

2018년 ？자원순환기본법？을 시행하면서 우리나라에서는 자원순환사회로 전환하기 위해 국가 중장기 정책방향과 세부전략을 담은 국가 『자원순환기본계획(2018-2027)』을 수립하였다. 그동안 주로 행해 왔던 단순 재활용에서 고부가가치를 생산하는 물질 재활용으로 변화할 필요성이 대두되는 가운데, 우리나라에서는 ？？자원순환기본계획(2018-2027)？？을 통해 2027년 최종처분율 3%와 더 나아가 직매립의 제로화 달성을 목표로 삼고 있다. 이에 폐기물처리시설의 환경효율적인 측면을 검토할 필요성이 발생함에 따라, 본 연구에서는 폐기물처리시설의 경제성 및 환경성을 분석하여 이를 통합한 폐기물처리방법별 환경효율성을 평가하고 이를 바탕으로 정책적 활용방안을 제시하였다. 생활폐기물 공공 처리시설을 대상으로 분석하였으며, 이를 위해 폐기물의 유형을 크게 가연성폐기물(종량제봉투 폐기물)과 유기성폐기물(음식물류폐기물)로 나누어 검토하였다. 국내 제도상 생활폐기물 중 음식물류폐기물은 직매립이 금지되고 별도 종량제로 운영되어 처리물량 대부분이 재활용되고 있으며, 매립되거나 소각되는 물량은 각각 1.0%, 2.2% 수준이다. 이에 가연성폐기물의 처리방법 간 비교와 음식물류폐기물의 처리방법 간 비교를 통해 효율적인 처리방안을 검토하였다. 환경효율성 평가에서는 시설의 수익에서 운영비를 제외한 톤당 비용을 경제성 지표로 설정하였으며, 환경성 지표의 경우 시설에 대해 전과정평가(LCA)를 수행하여 톤당 발생하는 가중화 환경영향으로 설정하였다. 환경효율성을 평가할 때 소각여열 이용, 바이오가스 판매 등에 의해서 발생하는 회피효과가 경제성 평가에서 중복 반영되는 것을 막기 위해 환경성에서는 이를 제외하였다. 평가대상인 시설은 폐기물처리방법별로 지역, 규모, 처리유형 등을 고려하여 선정하였다. 특히 ？2016년 폐기물처리시설 설치·운영실태평가？에서 우수시설로 평가된 시설과 그렇지 않은 시설이 포함되도록 처리방법별로 5개 그룹(종량제봉투 폐기물: 소각시설, 가연성폐기물 연료화시설, 매립시설; 음식물류폐기물: 유기성폐기물 바이오가스화시설, 음식물류폐기물 자원화시설)의 79개 시설을 대상으로 선정하고, 각 시설에서 제출한 데이터와 평가결과의 신뢰도를 고려하여 42개 시설의 환경성 및 경제성을 분석하였다. 시설 규모는 100톤/일 미만의 소형시설, 100톤/일 이상~300톤/일 미만의 중형시설, 300톤/일 이상의 대형시설로 구분하였다. 특히 세부시설 유형은 음식물류폐기물 자원화시설의 경우 자원화 방식별로 감량화, 사료화, 퇴비화 시설로 구분하여 선정하였으며, 매립시설의 경우 불연물 매립시설과 일반 매립시설로 구분하여 선정하였다. 환경성·경제성 분석을 위해서는 시설별로 폐기물 반입량, 에너지 사용량, 소각여열 이용량, 매립가스 포집량, 바이오가스 생산량, 퇴비 및 사료 생산량과 운영비용, 시설수익 등의 자료를 이용하였다. 폐기물처리방법별 환경성 분석결과, 매립시설의 가중화 환경영향이 4.42E-02포인트로 가장 작게 나타났으며, 뒤를 이어 유기성폐기물 바이오가스화시설(8.87E-02포인트), 음식물류폐기물 자원화시설(2.25E-01포인트), 소각시설(3.50E-01포인트), 가연성폐기물 연료화시설(1.39포인트) 순으로 나타났다. 경제성 분석에서는 시설 수익에서 운영비용을 제외한 비용을 기준으로 하였을 때 매립시설의 경제성이 731원/톤으로 가장 높게 나타났으며, 뒤를 이어 유기성폐기물 바이오가스화시설(-33,419원/톤), 음식물류폐기물 자원화시설(-40,172원/톤), 소각시설(-58,646원/톤), 가연성폐기물 연료화시설(-60,149원/톤) 순으로 나타났다. 환경성·경제성 분석결과를 바탕으로 환경효율성을 평가한 결과, 매립시설의 환경효율성이 10,837천 원/포인트로 가장 좋게 나타났으며, 뒤를 이어 유기성폐기물 바이오가스화시설(4,760천 원/포인트), 음식물류폐기물 자원화시설(1,540천 원/포인트), 소각시설(760천 원/포인트), 가연성폐기물 연료화시설(-184천 원/포인트) 순으로 나타났다. 시설 규모에 따른 환경효율성을 평가한 결과, 소각시설의 경우 중형시설의 환경효율성이 2,108천 원/포인트로 가장 좋게 나타났으며 뒤를 이어 소형시설(834천 원/포인트), 대형시설(280천 원/포인트) 순으로 나타났다. 가연성폐기물 연료화시설의 경우 대형시설의 환경효율성이 5,306천 원/포인트로 가장 좋게 나타났으며 뒤를 이어 소형시설(-212천 원/포인트), 중형시설(-236천 원/포인트) 순으로 나타났다. 유기성폐기물 바이오가스화시설의 경우 대형시설의 환경효율성이 10,617천 원/포인트로 가장 좋게 나타났으며 뒤를 이어 중형시설(6,236천 원/포인트), 소형시설(2,859천 원/포인트) 순으로 나타났다. 음식물류폐기물 자원화시설의 경우 중형시설의 환경효율성이 1,959천 원/포인트로 가장 좋게 나타났으며 소형시설(1,308천 원/포인트)이 뒤를 이었고, 대형시설은 평가대상에 포함되지 않았다. 매립시설의 경우 반입 폐기물의 성상에 따라 불연물 매립과 일반 매립으로 구분하여 환경효율성을 평가하였으며, 불연물 매립의 환경효율성이 18,957천 원/포인트로 일반 매립의 환경효율성 9,458천 원/포인트보다 높게 나타났다. 환경효율성 평가결과를 바탕으로, 폐기물 처리 시나리오에 따른 2027년의 환경효율성 믹스를 산정하여 현재의 환경효율성 믹스와 비교 분석하였다. 종량제봉투 폐기물의 경우 2016년 에는 매립 31.1%, 소각 53.2%, 가연성연료화 15.6% 비율로 처리되던 것이 『제1차 자원순환기본계획』 목표연도인 2027년에는 매립 2.5%, 소각 33.5%, 가연성연료화 23.5% 비율로 처리될 것으로 전망되었다. 음식물류폐기물의 경우 2016년에는 바이오가스화 10%, 음식물류폐기물자원화(사료화, 퇴비화 등) 90%였던 처리 비율이 2027년에는 바이오가스화 69.7%, 음식물자원화 30.3%가 될 것으로 전망되었다. 산정결과, 매립시설 전체를 기준으로 하였을 때 환경효율성 믹스는 2016년 5,173천 원/포인트, 2027년 4,118천 원/포인트로 나타났다. 매립시설을 2016년에는 일반 매립, 2027년에는 불연물 매립으로 구분하여 가정하였을 때 환경효율성 믹스는 2016년 4,744천 원/포인트, 2027년 4,321천 원/포인트로 나타났다.

In conjunction with the "Basic Law on Resource Circulation" in 2018, Korea established the Basic Plan for National Resource Recirculation (2018-2027), which contains the nation’s mid-to-long term policy directions and detailed strategies to transform into a resource circulating society. The new directive places greater importance in changing Korea’s recycling system from simple recycling to high value-adding material recycling, with the national goal to realize a final disposal rate of 3% by 2027 and zero waste-to-landfill. In this context, this study conducts the much-needed review on the environmental efficiency of Korea’s waste treatment facilities by analyzing their economic and environmental performances. Based on this review, the overall environmental efficiency of each waste treatment method is assessed to propose policies for the effective utilization of the facilities. The wastes were analyzed in terms of combustible waste (disposed in volume-rate waste bags) and organic waste (food waste). Under Korea’s regulations, among municipal/household wastes, food waste is not sent directly to landfills. Instead, a separate volume-rate system is in place for food waste so that most of the food waste is recycled, with only 1.0% and 2.2% sent to landfills or incinerated, respectively. Thus, the different treatment methods for combustible waste and food waste were examined to find the most efficient treatment methods for the respective wastes. Economic performance was evaluated using the treatment facility’s revenue per treating one ton of waste minus the operational costs as the indicator, and environmental performance was determined by conducting a life-cycle assessment (LCA) for calculating the weighted environmental impact per one ton of waste. In assessing the environmental performance, the avoidance effects from utilizing recovered incineration heat and selling the biogas produced from organic waste were excluded to prevent an overlap with the economic performance. The facilities subject to the environmental efficiency evaluation were chosen based on their location, size, treatment method, etc. for each waste disposal method. In particular, to ensure a good mix of the facilities that received high scores and those that did not in the “2016 Evaluation of the Installation and Operation of Waste Treatment Facilities (hereafter 2016 Evaluation),” the facilities were divided into five groups (for waste disposed in volume-rate waste bags: incineration facilities, combustible waste-to-fuel facilities, landfills; for food waste: organic waste biogasification facilities, food waste recycling facilities). 79 facilities were initially chosen, from which 42 facilities were finally selected and analyzed for their environmental and economic performances based on the data submitted by the facilities and the reliability of the evaluation results. The chosen facilities were divided according to their sizes, into small facilities that treat less than 100 tons per day, medium facilities that treat more than 100 tons but less than 300 tons per day, and large facilities that treat more than 300 tons per day. Different facility types were incorporated into the analysis, such as facilities for reducing food waste, converting food waste into animal feed and compost were included under food waste recycling facilities; and landfills for incombustible waste and general waste under landfills. The environmental and economic performance analyses were conducted using the following data from each treatment facility: the amounts of waste sent to the facility, energy use, incineration heat recovery, captured landfill gas, biogas production, and compost and feed production, as well as operational costs and operational revenue, etc. The environmental performance analysis by waste treatment method showed that the weighted environmental impact of landfills was the smallest at 4.42E-02 points, followed by organic waste biogasification facilities (8.87E-02 points), food waste recycling facilities (2.25E-01 points), incineration facilities (3.50E-01 points), and combustible waste-to-fuel facilities (1.39 points). On the other hand, the economic performance analysis based on each facility’s revenue minus operational costs revealed that the economic performance of landfills performed best at 731 won/ton, followed by organic waste biogasification facilities (-33,419 won/ton), food waste recycling facilities (-40,172 won/ton), incineration facilities (-58,646 won/ton), and combustible waste-to-fuel facilities (-60,149 won/ton). The environmental efficiency evaluation based on the environmental and economic performance analyses showed that landfills were most environmentally efficient at 10,837 thousand won/point, followed by the organic waste biogasification facilities (4,760 thousand won/point), food waste recycling facilities (1,540 thousand won/point), incineration facilities (760 thousand won/point), and combustible waste-to-fuel facilities (-184 thousand won/point).