1. 서 론
1)
노천소각은 생활쓰레기와 농작물 및 농업 잔재 물을 비롯하여 폐건축자재 등과 같은 폐기물을 지 정된 처리시설을 갖추지 않은 채 들, 공사장 또는 나대지와 같은 열린 공간에서 임의로 소각처리함 으로써 적절한 여과 없이 유해 대기오염물질들이 대기 중으로 배출되는 행위로 정의할 수 있다. 노 천소각 대상물질은 폐지류와 폐비닐류, 폐플라스 틱류, 폐목재를 비롯한 생활쓰레기가 대부분을 차 지하며, 특히 노천소각 행위의 특성상 불완전연소 가능성이 높으므로 미세 먼지뿐만 아니라 PAHs, 중금속, 다이옥신류와 같은 인체에 유해한 HAPs 가 다량 함유된 채 열린 공간으로 유출된다. 쓰레
주 저자(E-mail: [email protected])
기 종량제 이후 농어촌 지역뿐 아니라 대도시주변 에서도 불법 노천소각이 빈번하게 발생하고 있는 것으로 알려져 있다[1]. 국내외에서 노천소각 관련 연구는 유해 대기오염물질에 대한 배출특성 및 현 황파악 부분에서 일부 이루어지고 있으나 대부분 농어촌 지역에 한정되어있고, 인구 밀집지역인 대 도시를 중심으로 한 노천소각의 대기환경 영향에 대한 자료는 매우 미흡한 상태이다. 농촌지역에서 추수 후 농작물 소각이나, 마을주변 낙엽 등의 연 소로부터 발생하는 다이옥신이나 중금속 배출 관 련 연구가 일부 진행되었다[2,3]. 외국의 경우도 노천소각이나 불법소각으로 처리되는 폐기물량에 대한 정확한 자료가 구비되어 있지 않고, 여러 가 지 가정을 토대로 추산하는 실정이다. Kakareka (2003) 등은 추수 이후 농작물의 소각으로 인해 발생되는 PAHs에 관한 심층 분석을 실시하였으
노천소각으로부터 발생하는 HAPs 배출 특성
이 동 기1⋅김 기 홍2⋅조 영 민3,†
1한국산업단지공단, 2수도권 대기환경청 조사분석과, 3경희대학교 환경응용과학과 및 환경연구센터
Emission of HAPs from Open Burning of Solid Wastes
Dong Ki Lee1, King Hong Kim2, and Young Min Jo3,†
1Korea Industrial complex Corporation
2Metropolitan Air Quality Management Office, Research and Anaslysis Division, Gyeonggido, Kora
3Dept. of Env. Sci. & Eng., Kyunghee University, Center for Env. Studies, Gyeonggido, Korea
Abstract: 다양한 폐기물의 노천소각은 지역 대기오염을 유발하는 중요한 비점오염원 가운데 한 가지로서 전체 오염 물의 약 8% 내외를 차지하는 것으로 알려져 있다. 특히 소각처리되는 폐기물의 특성상 소각가스에 유해대기오염물질 (HAPs)을 다량 함유하고 있는 바, 본 연구에서는 수도권에서 자주 목격되는 노천소각물을 대상으로 실험실 규모로 시험하여 초미세먼지, 중금속, 다환탄화수소류 등에 관한 배출계수 및 배출량을 산출하였다. 시험대상 폐기물은 폐지, 폐목재, 폐플라스틱, 그리고 도시생활쓰레기를 준비하였으며, 이들 폐기물의 혼합소각물에 대한 HAPs 배출계수는 다 음과 같다. PM10-1.19 g/kg, PM2.5-0.78 g/kg, CO-40.7 g/kg, 총괄 PAHs-1.1 mg/kg, 중금속-13.4 mg/kg. 아울러 PM10과 PM2.5는 총 입자상 물질의 60%와 30%를 각각 차지하고 있었다. 이렇게 빈번한 불법 노천소각에 의한 연간 HAPs 배출량은 PM10과 PM2.5 각각 71톤과 46.6톤으로 추정되었으며, 중금속은 80 kg, PAHs는 67 kg으로 산출되 었다.
Keywords: HAPs, Open burning, Emission factor, PM, PAHs, Heavy metal
며, Zarate (2005) 등은 스페인에서의 노천소각으 로 인한 유해오염물질 배출에 관한 연구를 진행하 였다. 농작물 소각에 관련된 연구 이외에도 Lemieux (2004) 등은 20여 가지의 노천소각 행위 를 특징별로 분류하고, 각각의 경우에서 발생할 수 있는 VOC, PAHs, Dioxin 등 독성 유기화합물 에 대해서 연구를 하였다. 국내의 경우 박병현 (2005) 등이 단풍잎, 은행잎, 덤불, 솔잎에 대한 바 이오매스의 연소특성에 관한 연구를 통하여 농작 물 소각시에 발생하는 대기오염물질인 CO와 CO2
에 관해 배출계수를 산출하였다[2]. 문동호(2007) 는 EPA에서 제시한 모의소각실험 챔버에서 농업 잔재물을 연소시키며 다이옥신류 및 PAHs의 배 출특성과 배출량 산정에 관하여 체계적으로 연구 하였다[3]. 김용진(2008)은 생활 및 영농 폐기물의 노천소각으로부터 발생하는 다이옥신류를 비롯한 유해물질이 다량 발생한다는 것을 확인하였다[4].
이형진(2008)은 읍면단위의 마을에서 발생하는 생 활폐기물의 처리과정과 성상을 조사하였고, 노천 소각에 따른 소각잔재물을 채취하여 납(Pb) 등 7 가지 중금속을 분석하였다[5]. 이와 같이 대부분의 연구조사는 농촌에서 발생하는 농업잔재물의 비 관리형 소각행위에 대하여 이루어져왔다.
본 연구에서는 국내에서 빈번하게 노천소각처 리되고 있는 폐지, 폐목재, 폐플라스틱 및 생활쓰 레기를 실험실규모 소각로에서 소각시키면서 발 생하는 미세먼지, 중금속, 그리고 다환탄화수소류 (PAHs)의 배출계수를 산출하고, 배출량을 산정해 보았다.
2. 실험 장치 및 방법
2.1. 소각시료와 시험용 소각챔버
실험에 사용한 소각시료는 기존의 조사자료와 수도권지역 주민들을 대상으로 실시한 설문조사 를 통해서 빈번하게 임의 처리되고 있는 폐기물인 폐지류, 폐플라스틱류, 폐목재류와 생활쓰레기를 선정하였다. 생활쓰레기를 제외한 나머지 시험용 소각시료인 폐지류, 폐플라스틱, 폐목재에 대해서
는 지역 소각장의 쓰레기집하장에서 각각 무작위 로 채취하여 소각시료로 준비하였다. 생활쓰레기 (MSW)시료는 경기도 내 Y소각장에서 채취하여 구성하였다. 소각장으로 반입되는 생활쓰레기에 가장 많이 포함되는 물질은 플라스틱류로 32.7%
이고, 다음으로 폐지가 26.4%를 차지하고 있었다.
시험용 소각로는 문헌을 참고하여 500 × 300 × 400 mm (가로 × 세로 × 높이)의 크기로 2 mm 두 께의 스테인리스 재질로 제작하였다[6]. 연소실 내 측벽면은 단열재를 이용하여 보온하였고, 소각로 하부에 원형 공기유입구를 세 방향에 조성함으로 써 연소용 공기가 원활히 자연유입 될 수 있도록 하였다. 소각로의 내부는 바닥에서 10 cm 높이인 지점에 망사형상의 평면판을 설치하여 내부로 유 입되는 연소공기가 소각물과 원활하게 접촉될 수 있도록 하였다. 연소가스 배출구는 챔버의 상부 중앙에 스테인레스 원통 닥트를 제작하여 설치하 였으며, 상부 1.5 m 되는 지점에서 입자상 물질과 가스상 물질의 채취와 배출유속을 측정할 수 있는 hole을 마련하였다. 전체 실험장치 모식도는 Figure 1에 도시약하였다.
모의소각실험은 시험소각로에 각각의 소각물을 일정량(1 kg 기준) 투입하고, 가스토치램프를 이 용하여 점화시켰다. 소각로 내부의 산소농도가 15% 이상이 유지될 수 있도록 소각시료량을 적절 히 분할 투입하였다. 연소시작 후 배출가스 내의 산소농도가 20.5%가 넘어서게 되면 연소가 종료 된 것으로 설정하였다. 소각 시 발생하는 분진은
Figure 1. Schematic lay-out of the lab test.
싸이클론 채취기(PM10/PM2.5)를 통하여 등속흡 인하여 포집하였다. 배출되는 가스(CO, NOx, O2, CO2)는 연소가스분석기(KM-9106, Kane-May)로 실시간 측정하였다.
2.2. 시료분석
소각 배출가스의 미세먼지에 포함되어 있는 중 금속(Pb, Ni, Cu, Cd, Cr, Zn)은 ICP를 이용하여 분석하였다. ICP 분석은 미국 EPA에서 제시하는 microwave 전처리방법을 적용하였으며, 질산-염 산 혼합용액으로 중금속성분을 추출하였다[7]. 추 출된 시료는 폴리프로필렌 재질의 50 mL 원심튜 브(Corning Co. USA)에 넣어 냉장고에서 4 ℃로 보관한 후, 고온 플라즈마 ICP (Direct Reading Echelle ICP, LEEMAN)를 이용하여 중금속의 정 량분석을 실시하였다. 한편 입자상 PAHs 분석은 시료채취용 석영섬유 필터를 우선 고온에서 열처
리하여 각종 불순물을 제거한 후, 항온 데시게이 터에서 보관하였다. PAHs 추출은 Figure 2에 요 약한 바와 같이 Soxhlet 추출과정을 거쳐 질소분 위기에서 농축시킨 후 GC/MS로 분석하였다[8].
2.3. 배출계수산정
소각시료의 연소로부터 발생하는 입자상물질의 배출계수(EFp)는 식 (1)의 정의에 따라 계산하였다.
×
(1)
여기서, Q는 배출가스의 유량, S는 필터에 포집 되는 먼지입자의 양, Qp는 분집포집유량을 의미하 며 전체 소각량을 M으로 표시한다. PM10과 PM2.5 의 배출계수를 산정하고, 분리포집되는 PM10과 PM2.5 입자 외에 총배출입자(TPM)에 함유되어 있는 중금속 성분과 PAH의 배출계수를 구하였다.
3. 결과 및 고찰
노천소각으로 자주 목격되고 처리되는 시험용 폐기물은 문헌을 근거로 조성하여 실험실규모 소 각챔버에서 시험소각하고, 배출가스에 포함되어 있는 주요 유해물질의 배출계수를 산정하였으며, 설문 및 문헌을 토대로 활동도를 설정한 후 배출 량을 추정해보았다.
3.1. 유해물질 배출계수 산정
시험소각으로부터 발생하는 미세입자인 PM10 과 PM2.5, 그리고 각 입자에 함유되어있는 중금속 과 PAHs를 정량분석하여 단위질량의 소각물로부 터 발생하는 유해물질량으로 표시되는 배출계수 를 구하였으며, Table 1에 각 계수의 평균값을 요 약하였다[9].
3.1.1. 입자상물질
입자상물질의 배출계수 산정 실험은 stack용 싸 이클론형 샘플러를 이용하여 실시하였다. 샘플러
Figure 2. Extraction procedure of PAHs from dust particles.
의 포집효율을 검증하기 위하여 레이저회절법 입 자측정기(Malvern Mastersizer)를 이용하였으며, PM10의 경우 98%, PM2.5는 92%로 나타났다. 식 (1)을 사용해서 계산한 배출계수 값을 관찰하면 폐플라스틱 소각 시 미세먼지의 발생률이 상대적 으로 높으며, 폐목재의 배출계수가 낮게 나타났다.
폐지와 폐목재의 경우 PM2.5의 발생률이 PM10보 다 높게 나타났으며, 생활쓰레기는 PM10의 발생 률이 높은 것으로 확인되었다. 고분자물질인 폐플 라스틱은 PM10과 PM2.5가 유사한 값을 보였으 며, 불완전 연소의 발생으로 검댕을 비롯한 입자 상 물질이 다량 지속적으로 발생하였다. 초미세입 자로 분류할 수 있는 PM2.5는 폐지와 폐목재에서 상대적으로 많이 발생하며 위해성이 높은 것으로 추정된다. 그러나 복합폐기물인 생활쓰레기는 소 각시 PM10이 PM2.5보다 약 60% 더 발생하는 것 으로 나타났다. 본 연구에서 사용한 소각시료는 폐기물처리시설의 쓰레기집하장에서 수거하였으 며, 시료에 묻어있는 각종 잔존물이나 지꺼기 등 이 포함된 채 소각시켰으므로 함유된 오염물에 따 른 입자상 물질의 특성에도 일부 영향이 있을 수
있다. 특히 플라스틱류는 PET병이 다수이고, 대부 분의 PET병은 표면에 상표인쇄나 코팅이 되어있 으므로 미세먼지 뿐만 아니라 궁극적으로 중금속 및 PAHs형성에도 영향을 준다. 폐목재는 폐인트 가 묻어있는 경우가 있고, 기타 유화제나 안료, 접 착제 등이 함께 포함되어 있었다. 폐지 또한 종류 가 매우 다양하고, 비닐 코팅이나 인쇄, 도안 라미 네이팅이 되어있으므로 이러한 첨가물에 의한 영 향이 연소 시 배출물 형성에 영향을 줄 것으로 사 료된다. 본 연구에서 산출된 유해물질의 배출계수 는 각 항목별로 변동폭이 20%에서 100%까지 변 화하고 있었다. 이러한 오차는 본 연구의 시험시 료를 쓰레기 집하현장에서 직접 채취함에 따라 시 료에 함유된 이물질의 특성과 외부노출 환경에 따 라 다양할 수 있다.
3.1.2. 중금속
중금속 배출계수는 주요 소각물(폐지류, 폐목 재, 폐플라스틱, 생활쓰레기)의 모의소각실험으로 부터 발생하는 총입자상 물질에 포함되어있는 성 분에 대하여 배출계수를 산정하였고, Table 2에
Combustion
material PM10 PM2.5 THM
(Pb, Ni, Cu, Cd, Cr, Zn)
PAHs
TPM PM2.5
paper 600 930 9.77 0.41 3.59
wood 500 830 8.14 0.49 1.47
plastics 1500 1500 27.09 1.94 14.35
MSW 1200 780 13.39 1.12 1.91
*THM : total heavy metals
*TPM : total particulate matters
Table 1. Emission Factors of Hazardous Substances (mg/kg)
paper wood plastics MSW
Pb N.D~0.07 0.05~0.10 0.002~1.13 0.01~0.05
Ni 0.20~0.26 0.07~0.50 0.05~0.24 0.15~0.66
Cu 0.07~0.22 0.05~0.18 0.04~0.12 0.04~0.08
Cd 0.02~0.05 0.01~0.19 0.01~0.02 0.01~0.02
Cr 0.33~0.38 0.14~0.46 0.36~1.46 0.53~1.02
Zn N.D~18.19 2.69~15.65 N.D~65.17 13.29~14.16
Table 2. Emission Factors of Heavy Metals (mg/kg)
대표적인 대기오염 중금속 물질인 납(Pb), 니켈 (Ni), 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 아연(Zn)의 총괄계수(THM)를 요약하였으며, Table 2에 각 중 금속 성분별로 계산한 상한값과 하한값을 표시하 였다. 모의소각실험으로부터 얻은 소각물의 중금 속 배출계수를 보면 폐플라스틱 > 생활쓰레기 (MSW) > 폐지 > 폐목재 순이었으며, 이는 미세먼 지의 PM10 배출계수 순과 일치한다. 폐플라스틱 에 포함되어 있는 중금속은 Zn > Cr > Pb > Ni
> Cu > Cd 순이었다. 폐플라스틱 소각으로부터 아연이 많이 발생하는 결과는 타 연구결과에서도 발견되고 있는 현상이다[10,11]. 그러나 아연의 경 우 생활쓰레기를 제외한 시료소각 시 배출계수의 변동폭이 매우 크다. 상대적으로 생활폐기물 소각 으로부터 발생하는 아연의 배출계수는 13.29 mg/kg에서 14.16 mg/kg으로 거의 일정한 수준을 유지하고 있었다. 6가지 성분의 중금속 함유량은 모든 소각시료에서 폐플라스틱과 동일한 순서로 발견되고 있으나, 다양한 종류의 폐지에서 일정량 의 니켈과 크롬이 지속적으로 발견되고 있는 점이 주목된다. 종이류는 근접한 생활환경에서 수시로
소각처리되고 있으므로 이러한 유해중금속의 배 출은 각별한 유의가 필요하다.
3.1.3. PAHs
PAHs는 2개 이상의 벤젠고리를 가지는 방향족 탄화수소로, 대부분 불완전 연소에 의해서 발생하 기 때문에 인간 활동에 따른 배출이 대부분을 차 지한다. 각종 발생원에서 배출된 후 대기 중에서 그 분자량과 기온에 따라 기체/고체상으로 나누어 진다. 방향족 고리가 2~4개인 경우는 기체 또는 고체에 흡착된 형태로 분포하지만 5개 이상이 되 면 주로 고체에 흡착된 상태로 존재하게 된다.
본 연구에서는 환경⋅보건학적인 관점에서 4개 이상의 벤젠고리로 구성된 고분자량 PAHs 가운 데 Benzo(a)anthracene, Chrysene, Benzo(b,k)fluo- ranthene, Benzo(a)pyrene 등을 중심으로 강한 발 암성과 돌연변이성 등을 일으키는 것으로 보고된 물질과 US EPA, NIOSH (미국산업안전보건연구 원) 등에서 지정하는 16가지 항목에 대하여 조사 하였다. 특히 Benzo(a)anthracene, Chry-sene, Benzo (b)fluoranthene, Benzo(k)fluoranthene, Dibenzo(a,h)
Compound This study (µg/g) Sergey V. (µg/g) Moon. (µg/Nm3)
Naphthalene 30.8 25.2 82.25
Acenaphthylene 114.9 33.8 45.91
Acenaphthene 10.8 9 9.41
Fluorene 73.5 61.2 25.85
Phenanthrene 343.2 145.4 42.46
Anthracene 78.1 43 12.94
Fluoranthene 134 40.1 15.14
Pyrene 118.8 16.6 13.42
Benzo(a)anthracene 33.9 15.3 6.03
Chrysene 32 6.8 20.84
Benzo(b)fluoranthene 39.9 4.2 2.84
Benzo(k)fluoranthene 8.9 1.1 3.34
Benzo(a)pyrene 23.6 5.7 3.35
Benzo(g,h,i)perylene 11.8 0.6 0.86
Dibenz(a,h)anthracene 0 0 2.21
Indeno(1,2,3-cd)pyrene 10.3 1.7 1.70
Table 3. Emission Factors of PAH Elements in MSW (TPM)[3,14]
anthracene, Indeno(1,2,3-cd)pyrene, Benzo(a)pyr- ene 등은 우리나라에서도 PAHs에 관련된 유해대 기측정망을 설치하여 지속적으로 관찰하고 있는 물질이다. 소각시료별로 소각 시 발생하는 미세먼 지를 TPM과 PM2.5로 구분하여 포집한 후, 각각 함유된 PAHs를 분석하였다. Table 3을 살펴보면 총 입자상물질에 포함되어 있는 PAHs량이 PM2.5 보다는 적게 나타났다. 이는 미세먼지가 비표면적 이 크서 흡착량이 많기 때문으로 판단된다. 초미 세입자로 구분되는 PM2.5는 단위 질량당 입자표 면적이 TPM에 비하여 4배 이상 크기 때문에 유해 한 PAHs성분이 표면 흡착될 수 있는 확률이 훨씬 증가하기 때문이다. 폐플라스틱 소각으로부터 발 생하는 PAHs의 양이 절대적으로 많은 편이며, 생 활쓰레기는 먼지입자의 크기에 관계없이 일정한 양이 포함되어 있는 것으로 추정된다. 생할쓰레기 소각시험 후, Table 3에 요약한 세부항목의 배출 계수에 있어서 대부분의 시료들은 고농도 PAHs 검출 순위에 Phenanthrene, Fluoranthene, Pyrene 등 입자상 PAHs들이 위치해 있다. Naphthalene, Acenaphthylene 등 기체상 PAHs도 시료에 따라 검출되었다. 이것은 연소 시 발생하는 벤젠고리가 적은 수의 기체상 PAHs들이 고분자 PAHs들로 성 장하는 과정 중에 먼지입자 등에 흡착된 상태로 부착되어 있는 것으로 보인다. 특히 다량의 승화 성이 높은 나프탈렌(Naphthalene)이 포함되어 있 는 것으로 밝혀졌다. 미국 EPA에서 발암물질로 지정한 Benzo(a)pyrene은 모든 소각시료로부터 고 루 나타나고 있으나, 폐플라스틱 소각에서 특히 많이 발생하고 있음을 알 수 있다.
생활쓰레기 소각에 대한 타 연구자들의 결과와 비교해 보았을 때 일부 시료의 성상은 차이가 있 을 수 있지만 전체적인 경향은 매우 유사하였으 며, 절대량에 있어서 Sergey (2003) 등의 계수값보 다 본 연구값이 조금 크게 나타났다.
3.2. 배출량 산정
유해물질의 배출계수는 앞에서 기술한 표준시 험분석방법과 배출계수 산정방법을 통해서 분석 하였고, 배출량을 산정하기 위해 노천소각으로 처 리되는 전체 쓰레기량을 추산하여 각 물질별 배출 량을 Table 4에 요약해보았다. PM10, PM2.5, 중 금속과 PAHs의 배출량 산정에 있어서 활동도 추 정이 쉽지 않기 때문에 설문조사, 국가통계자료, 외국의 활동도 추정치를 적용하여 산출하였다. 첫 번째 방법은 통계청에서 조사한 2005년도 기준 수 도권의 가구 수와 거주 주민수를 기초로 본 연구 에서 수행한 설문조사 결과를 적용하여 활동도를 산출하였다. 그 결과 서울시와 인천시는 전체 가 구 수 가운데 10.6%가 소각행위를 하는 것으로 나 타났고, 시 지역과 군 지역이 복합되어 있는 경기 도에서는 평균적으로 24.1%가 노천소각을 시행하 고 있는 것으로 파악되었다. 따라서, 세 지역을 기 초로 한 수도권의 노천소각 시행 가구 수를 계산 하여 배출량을 산정하는데 활용하였다.
두 번째 방법은 국가에서 공식적으로 공개하는 자료인 환경통계연감을 기초로 하여 수도권에서 발생하는 생활폐기물의 양과 처리량을 근거로 활 동도를 산정하고, 유해물질배출량을 추정하였다 [12]. 수도권지역에서 1년간 발생하는 생활쓰레기
Pollutants Evaluation Method
Method Ⅰ Method Ⅱ Method Ⅲ
PM10 71 1033 30
PM2.5 46.6 677 19.4
Heavy metals 0.08 1.16 0.03
PAH 0.067 900 27
※Evaluation Method : (Ⅰ) Direct survey, (Ⅱ) Utilization of national statistics, (Ⅲ) Utilization of foreign statistics
Table 4. Yearly Emission Amount of Harmful Air Pollutants from MSW Open Burning (ton/year)
량은 8백만 톤이며(2005년 기준), 그 가운데 49.2%가 재활용되고 있는 것으로 알려져 있다. 따 라서 공식, 비공식적으로 처리되거나 폐기되는 생 활쓰레기량은 429만 톤으로 예상된다. 이 가운데 불법 혹은 노천소각되는 양을 주민설문을 근거로 24.1%로 가정하면, 연간 약 백만 톤이 어떤 식으 로든 관리되지 않은 채, 비관리형태로 소각되고 있다고 가정하였다[13]. 따라서 이로부터 발생하 는 유해물질의 양을 계산한 결과를 Table 4의 방 법-Ⅱ에 정리하였다. 폐기물의 발생 및 처리에 관 한 통계자료는 폐기물관리법에 의해 지방자치단 체와 사업자들의 정기적인 보고자료를 토대로 산 정되고 있으나, 몇 가지 문제점으로 인하여 자료 에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 예를 들 면, 폐기물의 매립장 및 소각장에 설치되어 있는 계량설비에 의존하는 중량은 비교적 정확하게 수 집되고 있으나 재활용량에 대한 통계치는 민간수 집상의 불성실한 신고 때문에 전체적인 정확도가 낮아지는 경향이 있다. 그러나 무엇보다 큰 문제 는 공식적인 통계자료에 농촌지역을 비롯한 중소 형 생산현장 등에서 광범위하게 이루어지는 불법 투기 및 매립, 노천소각 등과 같은 비합법적인 처 리가 누락되고 있다는 점인 것이다.
세 번째, EU는 권역 내 모든 국가들의 노천소각 활동도를 직간접적으로 조사하여 평균값을 제시 하고 있고, 미국은 EPA를 비롯한 다양한 연구기 관에서 조사를 진행하고 있다[10]. 공개된 자료를 살펴보면 EU와 미국은 대도시 인근에서 발생하는 생활폐기물의 약 0.25%에서 0.3%가 노천에서 관 리되지 않은 채 소각되는 것으로 보고하고 있다.
본 연구에서는 0.3%의 활동도 값을 적용하여 다 른 활동도 기준으로부터 산출한 배출량과 비교하 였다.
세 가지 배출량 조사 방법을 비교해 본 결과, 설 문자료를 이용한 결과와 통계자료를 이용한 결과 의 차이가 큰 것을 볼 수 있다. 그러나 현재 폐기 물 발생 및 처리현황에 관한 통계자료 작성 시 발 생 폐기물의 양을 합법적인 처리과정을 통해 처리 되는 폐기물의 양을 기준으로 산정되기 때문에 본
연구의 목적인 불법적으로 처리되는 폐기물의 양 을 추정하기에는 적합하지 않을 것으로 판단된다.
따라서 설문 조사결과를 이용하는 방법과 다른 나 라의 기준을 적용하는 방법을 생각할 수 있다. 쓰 레기는 국가별 생활 습관, 지형적 특성에 많은 영 향을 받기 때문에 그대로 적용하기는 힘들 것으로 생각된다. 보다 현실적인 활동도 추정은 현재로서 는 주민과 행정담당관들의 설문조사에 의존하는 것이 바람직하다고 판단된다.
초미세입자로 간주되고 있는 PM2.5 입자상 물 질은 수도권에서 년간 46.6톤이 가정의 생활쓰레 기 소각으로부터 발생하여 대기 중으로 배출되는 것으로 추정되었다. 이 값은 국가통계자료(Method II)에 근거한 예측치에 비하여 10분의 1 이하 수준 이다. 따라서 폐기물 처리에 대한 통계자료 산정 시 미확인되는 상당량이 매립되거나 임의로 투기 되며, 실제 소각되는 양은 매우 적은 것으로 추정 된다. 본 연구에서 시험한 6가지 총중금속 성분의 배출량은 우려했던 것보다는 높은 수치는 아니었 으나 지속적인 관심과 유해성에 대한 분석을 통한 심도있는 연구가 진행되어야 한다고 사료된다. 총 PAH는 년간 약 67 kg이 농업잔재물을 제외한 노 천소각으로부터 발생하여 대기 중으로 유출되는 것으로 추정된다.
4. 결 론
가연성 생활쓰레기와 현장 폐기물의 임의 소각 행위가 주변 대기질에 미치는 영향을 살펴보기 위 해 HAPs에 속하는 주요 유해물질을 대상으로 배 출계수와 배출량을 산정하였다. 미세입자, 중금속, PAH 등의 배출특성에 관한 조사결과, 중금속의 경우 제품원료 뿐만 아니라 상품화되어 사용된 후, 폐기되는 과정에서 유입되는 첨가물이나 이물 질에 의한 영향도 매우 큰 것으로 추정되었다. 시 험용 소각시료는 지역 소각장의 쓰레기집하장에 서 직접 채취함으로써 일반적으로 행해지는 소각 물의 조성과 유사할 수 있도록 노력하였다.
노천소각 시 배출되는 유해물질로 PM10,
PM2.5, 중금속, PAHs를 선정하여 배출계수와 배 출량을 산정하였다. 소각물질에 따라 배출계수는 차이가 있지만, 폐플라스틱 소각 시 가장 많은 양 의 유해물질이 발생하는 것으로 나타났다. 특히 PM2.5 분진에 포함되어 있는 PAH의 양이 매우 크게 나타났다. 생활폐기물 소각 시 PM10의 양이 1,200 mg/kg으로 PM2.5보다 큰 것으로 산정되었 고, 폐지를 소각하면서 발생하는 PM2.5 내의 PAH 양은 3.59 mg/kg으로 비교적 크게 나타났다.
수도권 지역에서의 노천소각에 의한 유해물질 배 출량은 소각폐기물의 활동도 산출이 쉽지 않기 때 문에 세 가지 방법을 근거로 추정하였으며, PM10 과 PM2.5가 년간 71톤과 46.6톤이 발생하는 것으 로 나타났다. 중금속은 80 kg/년, PAH는 67 kg/년 이었다.
주. 본 고는 저자들의 연구결과(참고문헌 9, 13)의 일 부를 발췌하여 주제에 준하여 재편집하였음.
참 고 문 헌
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이 동 기
2008～2010 경희대학교 환경응용과학과 석사
2011～현재 한국산업단지공단 주임연구원
조 영 민
1992～1996 호주 뉴사우스웨일즈 대학교 공학박사
1997～1998 싱가폴 국립대학 환경연구소 선임연구원
1998～현재 경희대학교 환경공학과 교수
김 기 홍
2009～2013 연세대학교 화학공학과 박사 2014～현재 수도권대기환경청
선임연구원
![Table 3. Emission Factors of PAH Elements in MSW (TPM)[3,14]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dokinfo/4955849.299514/5.825.98.749.144.496/table-emission-factors-pah-elements-msw-tpm.webp)
