석탄화학 공정의 수처리는 얼마나 까다로운가?

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석탄화학 공정의 수처리는 얼마나 까다로운가?작성자/출처: 날짜: 2016-02-17 클릭률: 28 현재, 국내 석탄화학 산업은 발전의 갈림길에 서 있습니다.한편, 지난해부터 많은 석탄화학 프로젝트들의 환경영향평가가 환경보호부에 의해 거부되었습니다；반면, 국제 유가 하락으로 인해 석탄화학 산업의 경제성이 크게 영향을 받고 있습니다.어쨌든 석탄화학 산업이 발전하려면 환경 보호는 이 산업이 피할 수 없는 문제입니다. 특히 폐수 처리는 석탄화학 기업들이 반드시 극복해야 하는 과제가 되었습니다.석탄화학 산업이 폐수 처리 문제를 해결할 수 있는 실질적인 방법이 과연 있을까?이익이 크게 줄어드는 상황에서도 기업은 환경 보호에 대한 투자를 유지할 수 있을까?기자가 특별히 조사를 진행했습니다. 하수 처리가 수동적으로 이루어지고 있다. 난징공업대학교 환경학과장인 쉬옌화는 중국 석유화학공업협회가 주도한 서부 4개 성·자치구의 석탄화학 기업에 대한 조사에 참여한 바 있다.그는 기자들에게 이번 조사의 중점은 석탄화학 산업이 직면한 환경 문제라고 말했다. “7~8일간의 조사를 거친 후, 전반적으로는 기쁜 점도 있고 걱정스러운 점도 있다는 느낌이었습니다.기쁜 점은 많은 석탄화학 기업들이 가스화, 전환 등 핵심 기술과 장비의 국산화 및 대형화 측면에서 뚜렷한 진전을 이루었다는 것입니다.일부 석탄화학 산업 집중 지역에서는 석탄과 전력의 복합 생산, 석탄 기반 제품의 확장 및 발전, 그리고 석탄화학 산업과 석유화학 산업의 상호 보완적 공생 방안에 대해 적극적이고 효과적인 탐구가 이루어지고 있습니다.우려스러운 점은, 이 산업이 직면한 환경 문제가 매우 심각하다는 것입니다. 물 부족과 수질 오염은 이 산업의 발전에 있어 핵심적인 문제가 되고 있습니다.일부 석탄화학 프로젝트의 건설지는 한편으로는 수자원이 극도로 부족하고, 다른 한편으로는 생태계가 취약하여 더 이상 환경 수용력이 남아 있지 않다.”쉬옌화가 말했다. 소개에 따르면, 여전히 많은 석탄화학 기업들이 물 사용, 절수, 폐수 처리 및 재사용, 거의 제로 배출 등과 관련해 소극적으로 대응하려는 태도를 보이고 있다.일부 기업들은 결산 보고에서 오수를 완전히 배출하지 않았다고 주장하지만, 실제 처리 공정이나 재사용 방법에 대해서는 명확하게 설명하지 못해 검증을 견디지 못한다.효과적인 모니터링 및 감독 수단이 부족하여, 기업의 실제 오수 처리 효과나 재사용되는 물의 비율, 그리고 단위 제품당 물 사용량을 파악하기가 어렵습니다. 상황이 매우 우려스럽습니다. 또한, 증발저수지로 인한 퉁그리 사막의 오염 문제도 비난의 대상이 되고 있습니다.우리나라의 증발량이 많은 서북부 지역에서는 태양에너지를 활용하여 오수를 자연적으로 증발시켜 농축함으로써, 기업이 증발 장치를 설치하는 데 드는 투자비와 운영 비용을 절감할 수 있습니다.처음에 증발조를 설치한 목적은 화학적 산소 요구량이 낮고 염분 함량이 높은 오수를 처리하기 위함이었습니다.투자 비용이 많이 들고 수익성이 낮은 석탄화학 프로젝트의 경우, 증발조를 활용하면 기업들이 저비용으로 고염도 오수를 처리할 수 있는 실질적인 해결책이 됩니다.안타깝게도 일부 기업들은 증발조를 오수 임시 저장소나 사고 처리용 탱크로 잘못 사용하여 고농도의 오수를 그대로 방류했으며, 그로 인해 환경 오염 사고가 발생하기도 했습니다. 이는 증발조 건설을 승인한 본래의 취지에 전혀 부합하지 않습니다.일부 지역에서는 **이로 인해 증발조를 일괄적으로 금지하고, 기업들에게 오수의 절대적인 무배출을 요구했습니다.하지만 증발조에서 오염 사고가 발생하는 원인은 다양하며, 문제는 증발조 자체에 있는 것이 아닙니다. 철저하지 못한 감시 및 관리, 그리고 부족한 정책이 그 중요한 원인입니다. 근접 제로 배출에는 많은 문제가 있다. “석탄화학공정에서 진정한 의미의 오수 제로 배출은 불가능하지만, 근접 제로 배출은 가능하다.””업계 관계자는 기자와의 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. 그럼에도 불구하고, 쉬옌화는 현재 석탄화학 공장들이 오수의 거의 제로 배출을 실현하는 데에도 여전히 많은 문제가 있다고 말했습니다. 우선, 오수 처리 설계와 주요 공정 설계는 보통 같은 기관에서 수행되지 않아, 설계 작업들이 서로 분리되어 있고 원활하게 연결되지 않습니다.반면, 거의 배출이 없는 프로젝트의 경우, 폐수 처리 시스템과 주요 생산 장비는 서로 긴밀하게 연동되어야 합니다.물 사용 지점, 오염물질 발생 지점, 중수 재사용 지점, 그리고 오수 수집 처리 및 재사용은 유기적인 전체를 이루어야 한다.오수 처리와 주요 공정 설계를 통합적으로 고려하고 동시에 설계해야만 진정한 의미의 근접 제로 배출을 실현할 수 있다. 둘째, 기존의 오수 처리 공정은 타겟팅과 효과성 측면에서 일반적으로 문제가 있습니다.석탄가스화(루치로 또는 영국식 액체 슬래그 루치 가스화로), 석탄액화(직접 액화), 석탄란탄 생산 프로젝트는 일반적으로 고농도의 페놀과 암모니아를 포함한 유독성 폐수를 발생시키며, 기존의 단순 예비 처리+생화학 처리 공정은 안정적이고 효과적으로 작동하기 어려운 경우가 많다.후속의 막 처리와 증발 염제거 시설이 완비되어 있더라도, 거의 제로 배출을 달성하기는 어렵다.그중 하나의 두드러진 기술적 문제는 필요한 사전 처리가 부족하다는 것입니다. 다시 말해, 현재의 오수 처리 공정은 기술의 파편화와 통합도가 낮은 문제가 있습니다.현존하는 석탄화학 공정 프로젝트들은 여러 단위가 나뉘어 실행되고 있으며, 각 단위의 기술들 사이에는 호환성이 부족하고 효과적인 연계가 어려우며 통합 수준도 낮은 현상이 나타납니다.일부 기업은 오수 분리 처리와 오수의 분류 수집, 다양한 품질에 따른 처리를 제대로 하지 않으며, 최종 처리에만 중점을 두고 과정에서의 물 절약은 소홀히 합니다. 가스화 기술이 처리의 난이도를 결정한다. 중국 석유화학공업연합회 부사무총장인 후천린은 석탄화학 공정에서 발생하는 폐가스와 고형 폐기물은 통제가 가능하지만, 폐수, 즉 고농도의 분해가 어려운 유기성 폐수와 고염분 함량의 폐수는 처리가 어려운 문제라고 강조했다.석탄화학공업의 오염 문제가 해결되지 않는다면, 이는 석탄화학공업의 발전을 저해할 것입니다.예를 들어, 가스화 과정에서 가스화 기술에 따라 발생하는 오염량도 달라지며, 그에 따른 처리 방법과 처리의 난이도도 각기 다릅니다. 그리고 가장 처리하기 어려운 석탄화학 공정의 폐수는, 기화 공정에서 루치 기화로를 사용하는 경우와 석탄을 이용해 란탄을 생산할 때 발생하는 폐수입니다.이러한 오수에는 고농도의 유기 독성 물질뿐만 아니라, 다량의 유분과 부유물(석탄 먼지 및 석탄 가루)도 포함되어 있습니다. 이로 인해 페놀-암모니아 회수 장치에 스케일이 생기거나 막히게 되어, 시스템이 안정적으로 작동하지 못하게 됩니다. 중과합성유유한공사의 고문인 탕홍칭은 기자에게, 지난해 말에 일부 석탄화학 기업의 관계자들이 상하이에서 모여 석탄화학 산업에서 발생하는 폐수 처리 문제에 대해 논의했다고 전했습니다. 사실상 이는 루치 로 가스화 공정을 통해 생성되는 폐수의 처리 문제를 다룬 것이었습니다. 이러한 폐수에는 페놀과 타르가 포함되어 있어 처리가 매우 어렵습니다. “사실 모든 석탄화학 기업의 오수 처리 문제가 그렇게 심각한 것은 아닙니다.수코크스 가스화를 채택하는 이타이 석탄 정제 회사의 경우, 오수 예처리가 매우 잘 이루어지고 있습니다. 최종 처리 단계에서는 이온막을 더 활용하고, 다단계 증발과 같은 방법들을 함께 사용함으로써 규정 기준에 부합하는 수준의 오수만 배출될 수 있습니다. 실제로 배출되는 오수의 양은 매우 적습니다.기업들이 이 문제를 논의하는 주된 이유는, 몇몇 석탄 기반 천연가스 공장들이 루치 로를 활용한 가스화 공정을 사용하고 있기 때문입니다.대당커기의 석탄 기반 천연가스 프로젝트 등이 그 예입니다.”탕홍칭이 말했다. 탕홍칭은 현재의 기술 수준으로는 모두가 함께 논의해도 어떤 결론도 나오지 않을 것이라고 분석했다.이러한 고유분성이며 농도가 높은 페놀아민 함유의 유해 오수를 완전히 처리할 수 있는 보다 실용적인 기술이 아직 없기 때문입니다. 탕홍칭은 기자에게, 일부 석탄화학 기업들이 공장을 건설할 때부터 루치 로의 공정 방식을 선택했는데, 이러한 결정 자체에 문제가 있다고 말했습니다.하지만 이것은 기업의 문제가 아니며, 기업을 탓할 수도 없습니다.그들은 공장을 건설할 때 이 공정이 심각한 결과를 초래할 것이라는 사실을 알지 못했기 때문입니다.이제 공장이 완공되었는데 오수 문제가 생겼습니다. 200억 원을 더 들여 이 가열로를 철거하고 새로 설치하는 것은 마치 새 공장을 다시 짓는 것과 같습니다. “신규 기업의 경우, 처리할 수 없는 것보다는 애초에 전단계에서부터 이러한 오수가 발생하지 않도록 하는 것이 낫으며, 즉 루치 로 공정을 사용하지 않는 것이다.또한 석탄을 잘 활용해야 하며, 더 이상 갈색석탄을 사용하여 석탄화학 공업을 해서는 안 됩니다.기업은 석탄과 기류층 공정을 활용하여 석탄화학 제품을 생산하면, 페놀과 타르가 포함된 오수가 발생하지 않아 문제가 해결됩니다.갈탄을 사용해야만 한다면, 가능한 한 펄프화할 수 있도록 해야 하며, 에너지 소비가 다소 높더라도 그만한 가치가 있다.전반적으로, 석탄화학공업의 오수 문제는 그다지 심각하지 않습니다.하지만 현재 루치로 공법을 사용할 때 발생하는 오수는 100% 처리할 방법이 없습니다.”탕홍칭이 강조했다. 투자 부족이 거의 제로 배출을 가로막고 있다. 중국화학공정그룹회사의 부회장인 양전우는 기자에게, 석탄화학 산업에서의 오수 처리 문제는 결국 투자 문제라고 말했다.하수를 매우 깨끗하게 처리하여 거의 제로 배출을 실현하려면 투자가 필요합니다.현재 **석탄화학 산업에 대한 환경 보호 기준이 강화되었지만, 현재 건설 중이거나 이미 완공된 프로젝트들은 모두 과거의 기준에 따라 건설되었습니다. 새로운 기준으로 본다면 이들은 분명히 기준을 충족하지 못할 것입니다.**기업이 기준에 미달할 경우, 시설을 더 확충하려면 비용이 들어 기업의 경제적 효율성에 일정한 영향을 받게 됩니다.현재 석탄화학 산업의 경제적 효율성은 유가 하락으로 인해 큰 타격을 받고 있으며, 기업들이 추가로 비용을 들여 제로 배출이나 거의 제로 배출을 실현하는 것은 매우 어렵습니다.**주도적인 지방**이 강제적인 요구를 하거나 기업에 일정한 정책적 보조금을 제공하지 않는 한, 기업의 부담은 줄어들기 어렵습니다.하지만 오로지 기업에만 맡긴다면, 애초에 석탄화학 산업의 수익성이 좋지 않은데 돈까지 더 투자하라고 하면 기업은 동기를 잃게 됩니다.또한, 기업에 강제로 시행하도록 하는 것이 아니며, 실행에 드는 비용도 상당히 높아 온실가스 감축을 추진하기가 까다롭습니다. “지금 저는 석탄화학 공정의 폐수 처리에서 가장 큰 걸림돌이 기술이 아니라 투자 문제라고 생각합니다.현재 배출 기준이 강화되면서, 이전의 단순한 처리 방식과는 달리 새로운 배출 기준을 충족시키기 위해 기업들이 부담해야 하는 폐수 처리 비용도 그에 따라 증가하게 됩니다. 그 결과 투자 대비 효과가 불균형해질 수 있습니다.기업의 경우, 국유든 민영이든 반드시 효율성을 최우선으로 해야 합니다.따라서, **이러한 투자자들을 규제할 수 있는 강제적인 조치들이 마련되어야 합니다.”양전무가 강조했다. 양전무는 우선 근본적인 부분부터 통제해야 하며, 환경 보호에 대한 검수를 철저히 하고 기업의 환경 보호 투자 비율을 높여야 한다고 제안했다.기업이 환경 검사를 통과하지 못하면 절대로 가동을 허용해서는 안 되며, 이러한 통로를 막아야 한다.그렇지 않으면 기업이 일단 생산을 시작하고 나면, 다시 멈추게 하는 것이 어려워집니다.기업의 배출이 기준에 미달해도 그냥 계속 가동시킬 수밖에 없다.그에게 더 뒤로 진행하라고 하면 분명히 불가능할 것이며, 투자 비용이 예산을 초과할 것입니다.따라서 기업은 설계 단계에서부터 환경 보호에 필요한 투자를 충분히 하는 것이 중요하며, 이를 통해 새로운 환경 기준을 충족시킬 수 있습니다. 그렇게 되면 이후의 배출물 관리도 용이해집니다.먼저 건설한 뒤 기준에 미달하면 나중에 개조하고 개선하는 방식을 취하는 대신, 이렇게 하면 기업의 비용이 크게 증가할 것입니다. 둘째, **벌금은 환경 보호에 적극적으로 나서는 기업들에게 돌려줘야 합니다.현재의 상황은, 기업의 배출량이 기준에 미달하면 **벌금을 부과하며, 그 벌금은 모두 국고로 귀속됩니다.한쪽을 막는 것은 수동적인 방법일 뿐, 근본적으로 목적을 달성할 수 없습니다.예를 들어 많은 기업들이 낮에는 배출하지 않고 밤에 몰래 배출하거나, 일주일에 하루만 배출하고 나머지 5~6일은 배출하지 않는데, 벌금만으로는 이러한 현상을 근본적으로 해결할 수 없습니다.근본적인 해결책은 기업의 자각심을 높여, 기업들이 오염이 초래하는 결과를 인식하고 스스로 하수를 제대로 처리하도록 하는 것입니다. 양전무는 **벌금을 환경 보호에 적극적으로 나서고 개선 노력을 하는 기업들에게 보상으로 주어지기를 바란다. 국고로 납부되는 것이 아니라 말이다.**그렇지 않으면 기업들은 이러한 오염 방지 비용을 지불하려 하지 않습니다. **결국 이는 환경 보호 산업의 발전에 긍정적인 영향을 주지 못합니다.하지만 벌금을 기업에 환원할 수 있다면, 해당 기업들은 “나는 환경 보호 활동을 했는데 **돈까지 주다니, 내가 져야 할 사회적 책임도 다 이행한 셈이다”라고 느끼며, 환경 보호가 목표로 하는 효과를 달성하는 데 기여할 수 있습니다. 서옌화는 증발저수지에서 오염 사고가 발생하는 것은 감시·관리가 미흡하고 정책이 제대로 마련되어 있지 않은 것과 밀접한 관련이 있다고 제안했다.증발조에 있는 실제로 화학적 산소 요구량이 낮고 독성이 적으며 염분 농도가 높은 오수는 일반적으로 생태환경에 심각한 영향을 미치지 않습니다.따라서 증발저수지에 대한 일률적인 결정은 과학성, 합리성, 그리고 실제 실행 가능성 측면에서 일정한 문제가 있습니다.감시 및 규제를 강화하여 증발조로 유입되는 오수의 수질과 양이 설정된 기준을 충족하도록 하는 것이 핵심이다.또한, 적절한 보조 정책을 마련하여, 기준을 초과하여 오염물질을 배출하는 기업들에게는 추가적인 오염료를 부과하거나 일정한 처벌을 가해야 합니다. 반면, 기준을 준수하며 오염물질 배출을 줄이는 기업들에게는 적절한 보조금과 인센티브를 제공해야 합니다. 아울러, 기업의 신선수 사용량에 대해서도 정해진 단위당 수자원 사용량을 기준으로 단계별로 요금을 부과해야 합니다. 이러한 조치들은 현재 석탄화학 기업들이 증발조를 남용하는 현상을 바로잡고, 물 절약 및 오염물질 감축에 대한 압력이나 동기가 부족한 상황을 개선하는 데 도움이 될 것입니다. 또한, 물 사용량을 줄이고 오염물질 배출을 감소시키기 위해서는 폐수 처리 과정 전반에 걸친 공정 최적화를 강화해야 하며, 시스템 공학의 원리를 적용하여 ‘워터 잡포인트’ 기술을 적극 도입함으로써 물의 단계적 활용과 분류된 용도로의 재사용을 적극 추진해야 합니다.이를 바탕으로 전 공장의 수량 균형을 확립하고 중수섬을 건설하여, 전 공장의 재사용수를 유연하게 조절할 수 있도록 한다.