서 론
현재 몽골은 경제 활성화에 따라 지방 거주민들의 수 도권 유입이 증가되고 있다 특히 울란바타르 시는 인구. 약120 만 명 이상이 살고 있는 도시로서 전체 인구의, 가 전통가옥인 게르에서 생활하고 있다 게르에서
50% .
생활하는 주민들은 경제적 수준이 낮아 도시중심으로 이 Vol. 45, No. 5 (2008) pp. 448-462
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구
김봉섭1)*
The Pilot Project to Reduce Air Pollution by Improving Heating System in Ulaanbaatar, Mongolia
Kim Bong Seob
*Abstract :This study aims to analyze an air pollution levels in Ulaanbaatar City and to search for a realistic way to solve this problem. Mongolia in recent years has been suffered from increasing pollution due to industrial growth.
Moreover, it's limited technologies concerning fuel production like poor combustion technology and low quality coal also causes atmospheric pollution seriously. Winter pollution by using heaters, especially, is crisis level and this problem now touches on resident's standard of living in this area. Ulaanbaatar is a city that is home to nearly 1.2 million people and a half of them live in “Ger” that is traditional mongolian house. Most people living in ger could not move to a city and built a slum. They use poor material, such as brown coal, lump coal, firewood and used tire for fuel because they cannot access heating system being provided by government. Most of them are exposed to air pollution and children, particularly, are more weaker than adults. Actually, the number of child patients who have a respiratory disease is increasing rapidly. Improvements in heating system and coal production will be help to reduce air pollutants in Ulaanbaatar. At this point in time, Korean briquettes are acceptable flues for Mongolia's economical and social condition and Korea is suitable for an advisor because it have industrial know-how and developed technology related to production and employment of briquettes. This project will contribute to improve in neighbor’s quality of life. This study will analyze local briquette’s production and quality and seek a method that relieves air pollution in Ulaanbaatar.
Key words :Air pollution, Ulaanbaatar, Briquette, Heating system
요 약 :이 논문의 목적은 몽골 울란바타르시 지역의 대기오염을 분석하고 그에 대한 원인과 해결책을 찾고 자하는 것이다 몽골은 현재 빠른 산업화 낙후된 난방시설 및 저급 연료 사용으로 대기오염이 매우 심각한. , 수준이다 겨울에 혹한이 이어지는 몽골에서 저급의 연료를 사용할 수밖에 없는 빈민촌 게르촌 지역 주민들의. ( ) 삶의 질 역시 난방과 따로 생각되어질 수 없다 울란바타르시 대기오염의 주원인으로 판단되는 것은 유연탄. , 갈탄 나무 등의 저급 난방연료이며 이러한 대기오염 심화로 인해 호흡기 질환을 앓는 아동의 수가 증가하는, , 등 피해가 증가하고 있다 따라서 연탄난로 지원 사업을 통해 저급연료 사용을 줄이고 나아가 대기오염을. 저감시켜 나갈 필요가 있다 연탄은 몽골의 현재 경제 사회적 여건에 가장 적합한 연료이며 한국은 연탄 사용. 에 대한 축척된 경험과 기술을 보유하고 있어 이를 지원하는데 적합한 국가라 할 수 있다 이러한 난방문화개. 선 사업은 전 지구적인 환경개선에 대한 한국의 관심을 나타내주는 사업이 될 것이며 이를 통한 주변국 주민, 의 삶의 질 향상과 환경개선에 기여할 것이다 이 조사연구는 몽골 현지의 연탄제조 실태와 연탄품질을 분석하. 여 개선방향을 도모하고 효과적으로 사업이 수행될 수 있는 방법을 탐구함으로써 그 가치를 가진다고 할 수 있다.
주요어 : 연탄 대기오염 울란바타르 난방문화 개선, , ,
년 월 일 접수 년 월 일 채택
2008 7 15 , 2008 9 9 한국광해관리공단 에너지 복지팀 1)
*Corresponding Author 김봉섭( ) E-mail; [email protected]
Address; Mine Reclamation Corporation the Department of Energy and Welfare
연구논문
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 449
주하지 못하고 외곽에 빈민촌을 형성하고 있다 이곳에. 거주하는 주민들은 정부에서 제공하는 난방 시스템을 이 용할 수 없기 때문에 난방과 취사용 연료로 유연탄으로 만들어진 괴탄과 갈탄 장작 폐타이어 등의 저급 연료를, , 사용하고 있다 이러한 연료는 심각한 대기오염 물질을. 발생시키고 있으며 특히 울란바타르 시는 주변이 산으, 로 둘러싸인 분지로서 대기오염 정도가 매우 심각하다.
한국은 석탄을 가공한 연탄을 난방연료로 사용하고 연, 탄사용 대중화에 따른 대기환경 보호와 제품의 품질유지를 위한 제도적 기준1)을 마련하여 시행하는 유일한 국가로서 한국의 연탄 생산과 사용에 따른 축척된 경험과 기술을 지 원하는 것이 몽골의 환경개선에 큰 기여를 할 것으로 기대 되며 이를 계기로 환경오염을 겪고 있는 다른 나라에도 실, 효성 있는 오염 저감 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단하 였다 또한. 2008년 월 일3 5 G.Budragchaa몽골 자연보호 국장은 현지 주민들의 소득 수준으로는 전기 가스 석유, , 등의 타 연료 보다 연탄난로가 빈민촌 난방시스템에 가장 적합할 것이라고 요청하였으며 이와 함께 현지 사정을 고, 려하였을 때 한국이 연탄난로와 연탄 제조 인프라를 제공 할 경우 현지 대기오염 개선을 통해 게르촌 주민 뿐 아니 라 궁극적으로 시민 전체가 수혜를 볼 것이라고 기대된다.
본 조사는 몽골의 울란바타르 시 소재의 연탄제조업체 와 게르촌을 중심으로 현지 연료생산과정과 연료 품질에 대한 비교분석 대기오염 상황 한국 측의 지원 적용가능, , 여부를 조사분석하여 합리적인 문제 해결을 위한 정책․ 방향을 제시하기 위해 수행하였다.
1) 1986년 석탄산업법 제정 석탄자원의 개발과 이용 석탄산업. , 의 육성 석탄과 석탄 가공제품의 수급 유통 탄광지역의 진, ･ , 흥사업 등에 관하여 규정한 법률(1986. 1. 8,법률3807 ).호
연구의 배경 및 목적
에서 보이는 것과 같이 최근 몽골의 경제가 성장 Fig. 1
하면서 자동차 및 발전소 난방시스템에서 배출되는 매, 연으로 인해 대기환경이 악화되고 있다 특히 울란바타. 르 시는 주변이 산으로 둘러싸인 분지로서 매연과 배기 가스로 인한 대기오염이 매우 심각한 수준이다 분지 지. 형은 기온역전현상이 자주 발생하여 대기오염물질이 지 표 주위에 축적되어있기 때문에 다른 지형과 비교하여 대기오염에 더 취약하다고 할 수 있다. Fig. 2에서 나타 난 바와 같이 울란바타르 시의 대기상황은1994년에서
년 사이에 해마다 이산화황
2007 (SO2),이산화질소(NO2) 농도가 증가하여 이산화황은 4㎍/m3에서 9 ㎍/m3으로 2 배 이상 증가하였고 이산화질소는 14㎍/m3에서 25㎍/m3 으로 약 배 증가하였다2 . 2000년 이 후 부터는 이산화질 소 농도가WHO기준을 초과한 것으로 나타나 대기오염 악화에 따른 피해가 우려되고 있다.
실제 조사결과 이러한 대기오염 악화로 인해 호흡기, 질환을 앓고 있는 울란바타르 시의 주민들이 증가하고 심각한 오염으로 인해 안개처럼 뿌옇게 된 몽골의 대기상황
< >
Fig. 1. A picture that shows an air pollution in Mongolia.
Fig. 2. A table of SO2 and NO2 levels in Ulaanbaatar.
있으며 특히 아동의 경우 그 피해가 더 심각하였다 몽골. Ministry of Health, The Division of Policy Planning 연구결과에 따르면 울란바타르 시 and Implementation
의 세 이하의 어린이 호흡기 질환자는 지방지역보다 약5 배 기관지염 어린이 환자는 약 배 많았으며 최
2~3 , 5~15 ,
근에도 호흡기 질환자가90,700명의 발생한 것으로 나타 났다 또한 울란바타르 시의 기형아수는. 1997년에2.3%
에서, 2002년에는7.1%로 증가했고, 1990~2004년 사이에 는341명의 기형아가 태어난 것으로 조사되었다. World 는 가정용 난방 연료가 아동 천식 등의 질 Health Report
병을 일으키는10대 요인 중 하나라는 결과를2002 보 고서에 발표하였다.
년 의 조사결과에 따르면 이러한 울란 2003 World Bank ,
바타르 시의 대기오염 발생원은 자동차 등의 이동오염원 및 열 병합발전소(Combined heat and power plant(CHP))
교통 지역난방 열 전용보일러
44%, 39%, (Heat-only boilers 가정 순으로 나타났다
(HOB)) 9%, 8% .
하지만 이산화황과 이산화질소의 월별 농도변화를 비 교하였을 때 울란바타르 시의 대기오염은 계절별로 다, 른 양상을 띄는 것으로 나타났다. Fig. 3, Fig. 4에서 볼 수 있는 것과 같이 이산화황과 이산화질소 배출량은 몽
2) *UB-1,UB-2,UB-3,UB-4는 울란바타르의 대기관측소1,2,3,4 기지를 나타냄.
골의 동절기에 해당하는10월과 월 사이 가장 많은 것3 으로 나타나 이 시기의 난방에 영향을 받음을 유추할 수 있었다 특히 이 기간 동안 이산화황 농도는 오후 시. , 4 ~8 시에 최대 45㎍/m3으로 나타났으며 이는 연중 최저치의
배 이상인 수치이다
4 .
우리나라와 달리 몽골의 동절기는 매우 길기 때문에 평 균적으로 연중 개월의 난방이 필요하며 매년9 57백만 톤 의 석탄과 160 m3 목재를 에너지로 사용하고 있다 특히.
개의 병합 발전소
3 (Combined heat and power plant(CHP) 에서 매년500만 톤의 석탄을 소비하고 있고250개의 지역난방 열 전용보일러(Heat-only boilers(HOB)에서매 년 소비하는 석탄양은40만 톤으로 집계되었다 이를 통. 해 이산화황(SO2) 및 이산화질소(Nitrogen Dioxide) 등 을 포함하여 기타 만 톤의 유해물질이 방출되고 있다1 . 또한 가정 난방 연료로70,000가구에서는20만 톤~30만 톤의 석탄을 사용하고 있으며 연간 겨울철 가구당 톤, 5 의 석탄 및 4.7 m3 목재를 소비하고 있다.
특히 울란바타르 시의 외곽에 형성된 게르촌(Fig. 5참 고 의 주민들은 경제수준이 낮기 때문에 난방연료로 값) 싼 저질의 연료를 사용하여 대기오염을 더욱 더 악화시 키고 있다 주민들이 주로 사용하는 난로의 연료로는 유.
Fig. 3. 24-hour averaging emissions of SO2in Ulaanbaatar (2004-2005)2).
Fig. 4. 24-hour averaging emissions of NO2in Ulaanbaatar (2004-2005)2).
게르의 형태 게르촌의 모습
게르의 중앙난방 게르의 천장
몽골의 전통가옥으로 파오[包]라고도 한다.
높이1.2 m의 원통형 벽과 둥근 지붕으로 되어 있다. 벽과 지붕은 버들가지를 비스듬히 격자로 짜서 골조로 하고 그 위에 펠트를 덮어씌워 이동할 때 쉽게 분해, ･ 조립할 수 있다.
Fig. 5. Ger in Ulaanbaatar.
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 451
연탄 갈탄 괴탄 뿐 아니라 장작 및 폐타이어까지 사용, , 하고 있는 것으로 나타났다.
따라서 이들이 사용하고 있는 저급의 연료의 질을 향 상시키는 노력을 통해 울란바타르 시의 대기오염을 저감 시킬 수 있을 것으로 예상된다.
연구범위 및 방법
연구범위
본 연구는 몽골 울란바타르시 소재의 연탄제조업체 선( 진에너지 마세크탄 제조업체 개소 와 연탄난로제조공, 2 ) 장을 방문하여 현지에서 생산된 연탄의 성분 및 품질 분 석 현지 작업환경 및 제조방법을 조사하였다 또한 현지, . 게르촌 울란바타르 항우월구 동 게르마을 가구 을 방( 8 3 ) 문하여 연탄난로 선호도 및 이용실태를 조사하였다.
이와 함께 몽골의 연료 에너지부(Ministry of Fuel and 를 방문하여 몽골의 대기상황과 난방현황에 대 Energy)
한 기초자료를 분석하고 몽골의 자연보호국으로부터 연 탄난로 사용관련 설문조사 자료를 제공받아 분석하였다.
연구 방법
본 연구에서는 몽골 울란바타르 현지 연료제조공장을 조사대상으로 선정하여 생산된 연료의 성분 및 품질 검 사를 통해 대기오염에 미치는 영향을 분석하고 개선방안 을 제시하기 위해 한국 측의 문헌 및 법률자료와 비교하
3) 출처 Ministry of fuel and Energy, 2007, Ministry of fuel and Energy p. 7.
였다.
또한 연탄난로 사용과 연탄 품질에 관한 설문지 분석 은 다음과 같은 과정으로 수행되었다 몽골 자연보호국. 은2007년 시범사업으로 게르촌에5,500개의 연탄난로 를 배급한 이 후, 2008년 월 일부터 월 일까지 일간2 1 2 6 6 항우월구 개동 주민8 100가구를 대상으로 설문조사를 실시하였으며 배부된 설문지100부 중 회수된100부를 분석하였다 설문 문항은 연탄난로 사용법 만족도 난로. , , 구조의 적합성 연탄 품질에 대한 만족도 등 개 문항이, 8 다 이에 더불어 심층적인 분석을 위해 추가적인 현지 방. 문을 통해 난로 사용 현황과 불편사항을 조사하였다.
그리고 몽골 실무자 및 관련분야 전문가(G.Budragchaa 자원보호국장, Sarangerel 에너지부국장, Mendbayar 연 료과장 및B.Baatarzorig울란바타르 부시장 등 인터뷰) , 주민 설문조사를 통하여 오염 발생 원인 및 연료 품질 향상에 대한 의견을 분석하였다 본 연구는 이러한 과정. 을 통하여 몽골 울란바타르 시의 대기오염사례를 분석하 고 오염물질 배출 저감 방안을 제시하고자 한다.
연구 분석
기초 문헌연구 일반현황
에서 볼 수 있는 것과 같이 몽골의 석탄 Fig. 6, Table 1
탐사 결과에 따르면2006년 기준 약 백 십만 톤의 석7 8 탄이 개발된 것으로 나타났다 또한. 2006년 몽골의 에너 지 생산량은 약35억kW/h,발전소로 배급되는 양은 약
억 인 것으로 나타났다
29 kW/h .
Fig. 6. Energy production and distribution of power plant (kW/hour) and coal exploration (thous.ton) in Mongolia3).
또한Fig. 7에 따르면 몽골 전체에너지 소비의24%가 가정 및 공공기관이며 에너지 생산의, 81.8%가 석탄으로, 석탄의 소비는 화력발전84.4%, 가정용이9.4%를 차지 하고 있다 특히 울란바타르 시의 주 난방은 정부에서 제. 공하는 개 병합발전소의 온수를 이용한 중앙집중식 난3 방(50%)과 몽골 전통가옥인 게르의 공간난방(50%)으로
4) 출처 Ministry of fuel and Energy, 2007, Ministry of fuel and Energy p. 7.
5) 출처 Ministry of fuel and Energy, 2007, Ministry of fuel and Energy p. 8.
이루어져 있다.
이 중 가정용 연료로 쓰이고 있는 석탄을 연탄으로 대 체할 경우 동일 가격 대비 더 적은 양으로 연소시간을 배 이상 늘릴 수 있다 참고 연탄 사용 시 착 3 (Table 2 ).
화의 불편함이 예상되지만 석탄과 비교하여 연탄 자체 의 매연 발생이 적고 연소시간 연장으로 인해 연료 사용, 량도 줄어들 것으로 기대할 수 있다.
몽골 연료에너지부 자료에 따르면 몽골은 세계15번 째로 석탄매장량이 많은 국가이며(Fig. 8 참고 정부차) 원의 지속적 에너지 분야 발전전략 계획을 승인하는 등 Table 1. Statistics of Mongolia’s energy4)
Factor 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Coal exploration/thous.ton/ 5398.0 5337.0 5692.5 5823.6 7091.8 7765.3 7863.9 Energy production/million kW.h/ 2843.9 2897.9 3003.5 3027.7 3194.7 3320.4 3541.3 Heating distibution/thous.Gcal/ 4884.3 4927.9 5081.7 5105.5 5186.7 5899.3 5797.7 Energy import/ million kW.h/ 181.0 196.0 167.3 171.3 170.8 167.5 168.2
Structure of Energy Consumption in Mongolia
Industry and Comstruction,
62%
Households and public utilities,
24%
Other, 9%
Agriculture, 1%
Transportation, Communication,
4%
Structure of Heat Consumption
Households and public utilities,
41.46%
Other, 18.70%
Distribution, 2.40%
Industry and Construction, 30.90%
Transportation and Communication,
5.54%
Agriculture , 0.96%
Structure of Coal Consumption
Thermal Power Plants, 84.40%
Agriculture , 0.33%
Other, 2.06%
Industry and Construction, 1.95%
Transportation and Communication,
1.85%
Households, 9.40%
Persentage of the resources in energy production
Coal, 81.81%
Hydro, 0.37%
Diesel fuel, 4.54%
Import, 13.24%
Solar,Wind, 0.04%
Fig. 7. Structure concerning Mongolia’s energy5).
Table 2. Comparison in virtues and faults of briquette
구 분 구입량 구입가격 연소시간 착화성 매연발생 비 고
석 탄 20 kg 1,500 원 6 용이 과다
연 탄 10 장
약
( 27 kg) 1,500 원 20 불편 다소 착화탄
필요
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 453
에너지 효율적 사용을 위해 노력하고 있으므로 난방연료 의 개선이 이루어진다면 연탄 활용도가 높아질 것으로 기대된다.
6) 출처 Ministry of fuel and Energy, 2007, Ministry of fuel and Energy p. 3.
사례분석
배합탄 연료 제조사례 분석
주원료가 무연탄인 한국의 연탄과 달리 몽골에서는 유 연탄을 사용하여 연탄을 생산한다 한국에서 사용하는. 무연탄의 경우 탄화가 잘되어 연소 시 불꽃이 짧고 연기 가 적게 난다 무연탄은 휘발분을. 3~7%함유하고 있어 Fig. 8. Coal resources in Mongolia6).
공장입구 전경
< > <연탄제조 과정>
연탄공장 제조기기 윤전기 내부
< ( : ) > <원료탄 배합 및 투입구>
Fig. 9. A condition of Mongolian plant (Sun Jin Energy)
유연탄보다 적으며 점화점이490℃로 착화가 어렵지만 화력이 강하고 일정한 온도를 유지하며 계속적으로 연소 된다.
반면 울란바타르 현지에서 가공하여 사용하고 있는 유 연탄은 대체적으로 열량과 휘발성이 무연탄에 비해 매우 높다 휘발성이 높기 때문에 착화 시 편리한 점이 있으나. 이로부터 많은 독성물질이 배출되는 위험이 있다 특히. 울란바타르의 유연탄은 점결성이 떨어져 자체적으로는
7) 한국연탄판매 및 원료탄 구입가격은 산업자원부 2007-156 호(2007.12.31고시 에 고시 가격임 제조비지원금포함) ( ).
8) 석탄산업법 시행규칙 석탄가공제품의 품질기준과 검사방법 제 조관련 별표
( 17 3)
연탄으로 직접 생산할 수 없다는 단점이 있으며 이를 보 완하기 위해 황토를 약30% 이상 혼합하여 생산해내고 있다. Table 3, Table 4에서 나타난 바와 같이 배합탄 황, ( 토 의 발열량은 유연탄의 발열량) 5,530 kcal/kg에 크게 못 미치는250 kcal/kg 정도이며 배합탄을 혼합하여 만 든 현지 연탄제품 역시 한국의 것과 비교하여 발열량이 낮은 것으로 나타났다 한국의 연탄의 경우( 4,400 kcal/kg 이상이며 몽골 연탄은2,550 kcal/kg으로 분석됨 몽골).
은 동절기가 매우 길고 기온이 낮으므로 난방문화개선사 업의 효율성을 증진하기 위해서는 현지에서 생산하는 연 탄의 발열량을 높여야 할 것이다.
몽골 내 연탄생산 공장은 한국의 기술진과 제조기를 Table 3. Comparison in appearance of briquette manufactured in Mongolia7)
구분 중량
(kg)
규격 구멍수 발열량
(kcal/kg) 연소방법
판매가격 원 장 ( / )
원료탄 구입가격
원 톤 ( / )
지름(mm) 높이(mm) 공장도 소비자
한국 3.6 150 142 22 4,400 상향식 426 555 111,000
평균 ( )
몽골 2.7 150 142 22 2,550 하향식 150 200 8,000
Table 4. A result of briquette’s technical analysis and caloric value test in Mongolia
구 분 수 분
(%)
회 분 (%)
휘발분 (%)
유황분 (%)
고정탄소 (%)
발열량 (kcal/kg) 원료탄
석 탄
( ) 11.89 18.44 36.47 0.70 45.09 5,530
배합탄 황 토
( ) 1.26 95.96 4.04 0.02 - 250
연 탄 제 품
( ) 5.14 57.22 22.78 0.42 20.00 2,550
Table 5. (1) A standard and caloric value for briquettes in Korea8) 구분
단위
지름 (mm)
높이 (mm)
무게 이상 (kg )
발열량 (kcal/kg) 호
1 호 2
호 3
호 4
호 5
150 158 162 157 215
142 152 155 161 142
3.6 4.5 4.8 4.9 7.5
이상 4,400
이상 4,400
이상 4,400
이상 4,400
이상 4,400
비고 지름 및 높이의 허용오차는 로 무게의 허용오차는 로 한다
< > 1. ±5% , -2% .
무게는 연탄을 만든 직후의 무게로 하되 건조시의 표준무게는 각호별로 으로 한다
2. , 3.3kg, 4.1kg, 4.5kg, 6.8kg .
전락강도 연탄 개 중 이상 측정시 파괴되면 전체를 불합격으로 한다
(2) : 15 5 .
(3) 휘발분:휘발분 함유량이 퍼센트 미만이어야 하며 수입무연탄을 혼합하여 제조한 석탄가공 제품의 경우에는7 , 휘발분 함유량이 11퍼센트 미만이어야 한다.
유황분 유황분 함유량이 퍼센트 이하이어야 한다
(4) : 1 .
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 455
도입하여2005년도에 설립한 선진에너지 개1 (Fig. 9)가 유일한 업체이며 생산능력이 약 30만장 일 이었다/ .
몽골에서 주로 사용하는 유연탄의 경우 연소 시 많은 유해성 가스 및 매연을 발생시키므로 불완전 연소된 매 연이 배출되기 전에 재 연소 될 수 있도록 연소방법을 상향식의 연탄난로가 아닌 하향식으로 개선하여 사용하 고 있어 대기오염 저감에 상당한 효과가 있는 것으로 판 단된다(Table 6 참고).
또한 향후 연탄난로의 보급 확대로 인해 연탄사용이 일반화될 경우 연탄생산업체의 난립할 가능성이 있으며, 이로 인해 다양한 품질의 연료가 생산될 것으로 예상되 므로 현지 서민 소비자 보호를 위해Table 5의 한국의 품질기준과 같은 생산업체의 허가 기준 및 연탄의 품질
9) 하향식연소식 연탄난로의 난방시스템 으로 특허 등록된‘ ’ 설계도임 출원번호. :10-2006-0031692(2006.04.07)등록번 호; 10-0639192-0000(2006.10.20)
10) 출처 두산백과사전; http://100.naver.com/100.nhn?docid=138083
기준 제정 등의 공인된 표준화가 시급하다.
마세크탄 제조사례 분석
현재 몽골에서는Table 8과 같이 연탄 이외의 석탄을 가공하여 생산하는 난방연료 몇 가지 종류가 있으며 그 중 마세크탄은 석탄을 분쇄하여 건조시킨 다음 화공약품 을 첨가하여 조개모양으로 압축 성형한 제품이다 가스. 및 매연 발생을 저감시키기 위해 화공약품 상품명( : 를 첨가하고 있으나 연소 시 유해성분 검 Clean energy)
출여부는 아직 확인되지 않은 것으로 나타났다 마세크탄은 포대(20kg)당 약6～7시간 사용이 가능하 고 휘발분 함유량이 석탄보다 현저히 적으며 연소 시 석, 탄 유연탄 보다 매연발생이 감소하였다( ) (Table 7). 또한 발열량도 연탄과 비교하여 우수하였으나Fig. 10에서 볼 수 있는 것과 같이 현지 공장의 생산규모가 작고 판매망 이 제대로 확보되어 있지 않아 연탄을 대체하기에는 부 적절한 것으로 나타났다.
Table 6. Comparison in appearance of briquette stoves
상향식 하향식9)
난로 형태
연료연소 특징
일반적인 한국식 연탄난로의 방식으로 불이 붙은, 연탄을 가장 아래쪽에 두어 불이 위로 올라오게 하는 방식.
가장 밑에 위치한 연탄부터 연소되어 한 번의 연소가 일어난다.
연소 시 연기가 바로 배출되는 단점이 있다.
몽골의 연탄난로 방식으로 불이 붙은 연탄을 가장, 위에 두어 불이 아래로 내려가게 하는 방식.
가장 위에 위치한 연탄부터 연소되기 때문에 밑의 연탄의 화력에 의해 위의 연탄이 재 연소 된다.
따라서 한 번 더 걸러 연기가 배출되는 장점이 있으며 연탄이 완전 연소된다.
Table 7. A result of a oval briquette’s technical analysis10)
수분 회분 휘발분 고정탄소 발열량
마세크탄 4% 25% 16% 55% 5,800 kca1/kg
Table 8. A type of general fuels in Mongolia11)
형태 특징 발열량(kca1/kg)
역청탄
흑탄(黑炭)이라고도 하며 연소시 긴 불꽃을 내며 특유한 악취가 나는,
매연을 냄
8100
갈탄
석탄 중에서 가장 탄화도가 낮음 흑갈색을 띠며 원목의 형상 나이테 줄기, ･ ･
등의 조직이 육안으로 보이며 휘발성분
전체 석탄매장량 중 정도를
40%, 45%
차지함
4,000∼6,000
나무연료 통나무를 길쭉하게 쪼개어 난방연료로
사용 몽골의 경우 흔한 연료 중 하나임. .
석탄
지질시대의 육생식물이나 수생식물이 수중에 퇴적하여 매몰된 후 가열과 가압작용을 받아 변질하여 생성된 흑갈색의
가연성 암석.
보통 4,500 한국의 경우
( ,
발전용3,500이상, 가정용 4,500이상)
마세크탄 조개탄
( )
무연탄을 주원료로 목탄분말 숯가루( ), 콜라이트(coalite) 등을 혼합하여 조개
모양으로 성형한 고체연료.
개가 약 으로 대부분은 가정용
1 50 g .
5,800
기타
입상 및 괴탄 일정한 입도로 선별하거나 파쇄한 제품
무연코크스 유연탄 등 기타원료와 혼합성형 후 고온으로 건류한 제품
특수탄 특수연탄 등 상기제품을 제외한 제품
11) 사진출처: 역청탄 및 갈탄- 태백석탄박물관 홈페이지(http://www.coalmuseum.or.kr/kor/story/story_02.jsp) 나무연료 석탄 유연탄 마세크탄, ( ), - 직접 촬영
특징출처: 역청탄 갈탄 나무연료 석탄 및 마세크탄, , , - 두산백과사전 기타, - 직접작성
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 457
또한 몽골 현지 주민의 소득 수준을 감안하였을 때 판 매가격과 연소시간을 비교하면 대중화가 어려울 것으로 보인다.
대기오염 저감효과 분석
울란바타르시 자연보호국에서는 현지에서 연료로 사 용되는 기타 배합탄과 연탄의 오염물질 배출량을 비교하 기 위하여2008년 월2 12일 월~2 14일 일동안 각 연료3
마세크탄 제조 현황
< >
Fig. 10. A condition of making oval briquettes.
Table 9. Comparison in emissions of pollutants
사용 연료 CO
(mom3≓㎍/m3)
NO2
(%)
CxHy (PPM)
EffN (%)
SUNJIN ENERGY 한국식 연탄 6315.18 12.21 314.58 88.17
“IEOHITGAL”
CO.LTD 현지 연료 7251.54 20.25 1150.66 56.98
“MAK” CO.LTD 현지 연료 14926.27 10.91 1078.66 62.54
“HYAEGANAT”
CO.LTD 현지 연료 9595.72 42.44 1353.33 49.12
“TANY” CO.LTD 현지 연료 12752.72 16.99 519.58 54.57
직접제조 배합탄1
황토 30% :
우드코크스 70% 12971.54 5.99 795.91 56.92
직접제조 배합탄 2
황토 10% : 석탄 45% :
세미코크스 45% 9118.81 28.66 292.83 57.64
* 각 수치는12번의 실험 평균치임 실험을 위해 자연보호국에서 직접 제조한 배합탄. 1,2와 선진에너지를 제외한 타 연료들은 현지 공장에서 생산 중인 석탄가공제품이며 상세한 배합비율은 공개하지 않았음, .
연소효율성 완전 연소 할 때에 발생하는 열량과 실제로 연소할 때에 발생하는 열량의 비율
* :
별로 연소되는 배출가스를 분간 집진하여 분씩 분석5 5 하는 방법으로12차례 각( 10분간120 )분 에 거쳐 일산화 탄소(CO), 이산화질소(NO2), 탄화수소화합물(CxHy)및 연소효율(EffN)등의 수치를 조사하였다.
분석 결과(Table 9), 현지의 다른 연료와 비교하여 연 탄은 일산화탄소 배출량이 적었으며 이산화질소 배출량, 역시 나무연료의 특성상 이산화질소를 많이 방출하지 않 는 배합탄 을 제외하고 낮은 수준으로 나타났다 또한1 . 인체에 유해한 탄화수소화합물 수치 역시 비교적 낮은 수준인 반면 연소효율은 타 연료에 비교하여 월등히 높 은 것으로 나타나 현지 연료를 한국식 연탄으로 대체할 경우 대기오염 저감 뿐 아니라 연소 효율도 향상시킬 수, 있을 것으로 기대된다.
조사대상 및 기간
본 조사 중 연료제조 사례분석은 울란바타르 시의 연 탄제조업체 곳과 마세크탄 제조업체 곳1 1 (Table 10 참 고 을 대상으로 하였으며 조사 기간은) 2008년 월 일3 4 부터 월 일까지 총 박 일 동안 진행되었다 본 조사3 7 3 4 .
의 정확성과 객관성을 높이고자 울란바타르 시의 대기환 경 실장인Manaljav JOLJARGAL이 동행하였다 또한. 실험분석은SUNJIN ENERGY 외 곳의 현지연료제조4 공장의 샘플과 직접 제조한 제품 개를 대상으로 분석하2 였다.
설문분석
연탄난로 사용 및 연탄 품질에 관련한 항목의 설문지 분석은 몽골 정부의 시범사업으로 연탄난로를 배급받은 가구 중 가구를 대상으로 한 설문조사 결과를 5,500 100
분석하였다.
설문지 분석 결과 난로 사용 관련 사항 (1)
설문조사 결과(100부 중100부 모두 회수되었기 때문 에 해당 빈도 명 은 해당 비율과 같음( ) ), Table 11에서 보 는 바와 같이 사용자의60%이상이 연탄과 난로의 사용 방법을 알고 있는 것으로 나타났다 또한 연탄난로사용. 에 만족한다는 소비자는35%, 연탄품질의 개선을 요구
Table 10. The information of plants being used for research
공장명 생산연료형태 소재지
배합탄 울란바타르시 항우월구
마세크탄 울란바타르 신길태구 동 소재16
Table 11. Findings on survey about a briquette stove use and satisfaction 연탄사용가능여부
1.
구분 잘사용 사용 배우고있음 잘모름
비율(%) 6% 63% 24% 7%
연탄난로사용 만족도 2.
구분 만족 불만족 연탄품질개선필요 사용상불편함
비율(%) 35% 15% 39% 11%
Table 12. Findings on survey about a frequency in exchanging briquette per a day and a fitness of stove structure 일일 연탄 교환 횟수
3.
구분 1회 2회 3회 4회 5회
비율(%) 34% 32% 24% 5% 5%
난로구조의 적합성 4.
구분 적당하다 적당하지않다 개선필요
비율(%) 80% 13% 7%
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 459
하는 소비자는 39%인 것으로 조사되었다. 에서 보는 바와 같이 조사대상 중 하루
Table 12 , 1회~2
회 정도 연탄을 교환하는 비율은60%이상이고 회 이4 상 교환하는 경우는10%로 상대적으로 적었으며 난로, 구조가 전통가옥인 게르에서 사용하는데 적합하다고 대 답한 응답자는 80%로 조사되었다.
연탄 관련 사항 및 예상 효과 (2)
에서 보는 바와 같이 연탄 개당 Table 13, Table 14 1 사용시간이2~3시간인 경우는66%로 나타났고41%의 응답자가 연탄가격이 적당하다고 생각하고 있었다 연탄. 제조 시 압축 강도 개선을 바라는 경우가62%로 이 부 분의 품질향상을 바라는 소비자가 가장 많았다 연탄을. 사용함으로써 대기오염이 감소될 것인가라는 질문에는 저급 연료와 비교하여 매연이 적고 사용시간이 길기 때 문에31%가 효과가 있을 것이라고 답했으며55%의 소 비자는 오염원 배출 감소를 위한 첫 번째 단계라고 생각 하는 것으로 조사되었다.
또한 울란바타르 시 게르촌의 연탄난로 사용 가구와2 석탄난로 사용 가구 항우월구 동에 위치 를 방문조사1 ( 8 ) 한 결과 주민들은 연탄사용의 편이성은 알고 있으나 처, 음 이용해보는 연료에 대해 어려움을 가지고 있었고 특 히 소화하기 전 갈아주어야 하는 번거로움과 착화의 어 려움을 가지고 있는 것으로 나타났다 또한 게르촌 대부.
분이 밀집하여 있고 이송도로가 대부분 비포장상태로 매 우 열악하기 때문에 추후 연탄난로의 보급 실효성에 문 제가 생길 우려가 있으므로 원활한 판매망 확보가 필요 하였다.
또한Fig. 11, Fig. 12에 나타난 바와 같이 현지 난로 대신 연탄 난로를 배급한 시범사업 결과 연탄의 경우 비, 를 맞지 않도록 보관하여야 하지만 현지 소비자들은 별 도의 보관 장소 없이 마당 한 켠에 적치하고 있는 것으 로 보아 사용방법 및 보관 시 주의사항 등에 대한 충분 한 홍보가 이루어져야 할 것으로 보인다.
개선 방안
난방 연료 품질 향상 방안
울란바타르 시 외곽의 게르촌에서 사용하는 저질의 난 방연료는 대기 오염의 주된 원인으로 지적되고 있다 이. 중 현지에서 생산되는 연탄을 조사한 결과 발열량이 낮 아 많은 양을 사용해야 하는 문제점이 있었고 이는 더 많은 양을 사용하게 함으로써 대기오염을 악화시키는 원 인이 되고 있었다 따라서 이를 해결하기 위해 연료의 품. 질을 향상시켜야 할 필요가 있다.
연료의 품질 향상을 위해 전기 가스 석유등의 연료로, , 의 대체를 고려할 수 있으나 전기보일러 보급을 통한 중 앙집중식 난방시스템 확대는 발전소의 증설 및 게르촌의 가옥구조 변경이 수반되어야 하므로 현재 몽골의 재정
Table 13. Findings on survey about a burning time of briquette per unit and a satisfaction of price 연탄 개당 사용시간
5. 1
구분 6시간 5시간 4시간 3시간 2시간
비율(%) 5% 5% 24% 32% 34%
연탄가격의 만족도 6.
구분 갈탄보다 비쌈 갈탄보다 저렴함 적당함 갈탄과 비슷함
비율(%) 18% 14% 41% 27%
Table 14. Findings on survey about a part of improvement being requested and an effect on reduction of air pollution being expected by using briquettes
연탄개선이 필요한 부분 7.
구분 착화 개선 연탄압축강도 개선 발열량 개선
비율(%) 18% 62% 9%
연탄사용이 대기오염 감소에 미치는가에 대한 예상 8.
구분 있음 없음 첫단계
비율(%) 34% 11% 55%
상황에 적합하지 않다 또한 가스 및 석유 연료로의 대체. 는 주민들의 소득수준과 경제 여건을 감안하였을 때 현 재 수준에서는 상용화되지 못할 것으로 판단된다.
따라서 현지의 연탄 생산 공장 여건과 난로사용 상황 을 고려하였을 때 현 상황에서 비용대비 효율적인 방법 은 한국식 연탄으로 연료를 대체하는 것이라 할 수 있다.
울란바타르 시의 유일한 연탄생산 공장은 한국인이 경영 에 참여하여 한국에서 들여온 윤전기를 사용하고 있고, 한국연탄의 구입가격111,000 /원 톤에 비해 몽골 연탄 구 입가격은8,000원 톤으로 현지에서 생산시 큰 비용부담/ 없이 사업을 진행할 수 있을 것으로 보인다 또한 몽골. 자연보호국의 분석 결과를 고려하였을 때 현지 연료 중 연탄의 오염배출량이 비교적 낮고 연소효율성이 좋으므, 로 연탄으로의 대체를 통해 대기오염저감을 기대할 수 있을 것으로 보인다 그러므로 나무연료 폐타이어 등의. , 저급연료는 공장에서 성형 및 압축 과정을 거쳐 생산된 연탄으로 대체해나감과 동시에 현지 발열량이 낮은 배합 탄의 경우 기술 전수 및 배합 비율 조정을 통해 발열량 을 개선하여 연탄 생산이 활성화 되도록 하여야 한다 이.
를 위해 연탄의 생산 및 품질관리 전문가를 파견하여 한 국식 연탄 생산으로의 전환을 도와야 할 것이다.
하향식 난방구조로의 개선
몽골의 전통가옥인 게르에서는 난로 등의 난방기구가 주택 중앙에 위치하게 된다 석탄연료의 특성상 일산화. 탄소등의 유해가스에 노출될 위험이 있으므로 이를 막기 위해 난방기구 구조를 개선할 필요가 있다 하향식 난로. 구조는 가장 위에 놓인 연탄부터 아래로 연소되기 때문 에 연기가 재 연소되어 불완전연소를 줄일 수 있다.
또한 하향식 구조의 장점은 연료를 완전 연소시킬 수 있다는 것이므로 게르촌의 경제적 수준을 감안하였을 때 이 구조가 보다 효율적으로 연료를 사용할 수 있는 방법 이라 할 수 있다 따라서 향후 기타저질 연료를 사용하는. 난로를 연탄난로로 교체할 경우 하향식 구조의 난로로 대체하는 것이 적합하다.
사용시 주의 사항 교육
한국식 연탄의 경우 처음 착화 시에는 착화탄을 사용
항우월구 게르촌의 모습 연탄 보관모습
Fig. 11. Pictures of Ger and the condition of briquette’s reservation.
한국식 연탄 난로
< > <몽골식 마세크탄 난로> <몽골식 석탄 난로>
Fig. 12. A type of stoves in Mongolia.
몽골 울란바타르시 대기오염 저감을 위한 난방방식개선에 관한 연구 461
해야 하고 소화되지 않도록 시간에 맞춰 연탄을 갈아주 어야 한다 그러나 현지 게르촌 주민들은 사용하고 있는. 기타연료들은 연소기 난로 안에서 종이나 나무를 불씨( ) 로 하여 필요시마다 착화를 해오던 오랜 습관을 갖고 있 기 때문에 이런 난방문화의 변화를 매우 번거롭게 생각 할 수 있다 현지 방문조사 결과 이러한 이유로 주민들. , 은 지금까지 사용하던 연료와는 다른 방법으로 착화해야 하는 연탄난로 사용에 대해 불편해 하는 것으로 나타났 다 따라서 연탄사용을 활성화시키기 위해서는 착화 방. 법에 대한 교육을 실시하여 주민들이 충분히 사용 방법 을 익힐 수 있도록 해야 할 것이다.
또한 연탄의 경우 비를 맞으면 사용할 수 없음에도 불 구하고 야외에서 보관되고 있으므로 별도의 보관 장소를 마련하여 연탄을 사용하지 못하는 경우가 발생하지 않도 록 교육하여야 한다 이러한 일이 발생할 경우 사용자들. 의 경제적 형편을 감안할 때 손실이 클 것으로 예상된다.
그러므로 사전에 주민교육을 실시하여 연탄의 활용도와 사용만족도를 높인다면 연탄으로의 대체가 활발히 이루 어져 대기오염 저감에 도움이 될 것으로 보인다.
제도적 개선 사항
현재 몽골에는 연탄생산 및 품질에 대한 표준이 없으 며 향후 연탄 사용이 증가할 경우 다수의 연탄 제조업체 들이 난립하게 될 가능성이 있다 석탄연료의 특성상 유. 독물질이 배출되고 화재의 위험 등이 뒤따르기 때문에 연탄과 난로의 규격 및 품질에 대한 표준화가 반드시 필 요하다 따라서 정부차원의 표준화 작업이 수행되어야. 하며 이를 위해 철저한 감독이 이루어져야 할 것이다, . 또한 마세크탄 나무연료 등을 사용하는 난로형태는, 연탄 사용에 적합하지 않기 때문에 난로형태에 대한 기 준 역시 마련되어야 할 것으로 보인다.
이러한 경우 석탄 산업의 오랜 경험과 기술을 보유한 한국의 선진 제도를 벤치마킹하여 도입하는 방안이 적절 할 것으로 보이며 생산업체의 설립기준도 조속히 제정, 하여 또다시 저질의 연료가 생산 사용되지 않도록 주의･ 를 기울여야 할 것이다.
결 론
요약 및 결론
본 연구는 몽골 울란바타르 시에서 발생하는 대기 오 염 현황 및 그의 원인으로 지적되고 있는 저급 연료 생 산 사례를 분석하여 이러한 생산 방식의 변경을 제안하 고 대기오염배출 물질을 저감시키는데 목적을 두었다.
현재 몽골의 대기상황에 대한 문헌조사를 통해 이산화
황 이산화질소등의 오염물질 배출 유형을 분석하였고, 현지 연료생산 실태조사를 통하여 오염의 원인을 살펴보 았다 이 조사를 통해 오염물질 배출량을 줄이기 위해 다. 른 연료로의 대체가 시급함을 인지하였고 한국의 연탄생 산 및 난방방식 관련 법 등과 비교하여 개선방안을 제시, 하였다 또한 울란바타르 현지 게르촌을 방문하여 연탄. 난로 사용과 연탄 품질에 대한 개선의견을 알아보고자 방문조사와100명의 설문조사를 병행하여 몽골 울란바 타르 시에 가장 적합한 난방방식 개선 방안을 제시하고 자 하였다.
본 연구의 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다.
첫째 몽골 관계자 면담 및 문헌조사를 통해 대기오염, 악화의 원인을 분석한 결과 울란바타르 시의 대기오염의 주원인 중 하나는 겨울철 난방 연료로 사용되는 저질 연 료인 갈탄 괴탄 나무연료 폐타이어 등인 것으로 나타, , , 났다.
둘째 현지 연탄 생산 공장 방문조사 결과 연탄의 성형, 을 위해 부합물 황토 을 사용하고 있었으며 그로인한 발( ) 열량의 감소와 유연탄 특유의 유해성 가스 등 대기 오염 물질 배출을 완전히 제거하지는 못하였다 그러나 현지. 에서 사용 중인 연료들과 비교하였을 때 한국식 연탄이 가장 적은 오염물질을 배출하고 있는 것으로 나타났다.
셋째 연탄난로 사용 중인 주민을 대상으로 설문조사, 한 결과 착화의 어려움 연탄 압축 강도 개선 등이 거론, 되었지만 대체적으로 연탄으로 대체하는 것이 대기오염 개선에 도움이 될 것이라 예상하는 것으로 나타났다.
위와 같은 연구과정을 거쳐 울란바타르 시의 대기오염 악화에 대한 문제점을 종합하여 본 결과 오염물질 저감 을 위한 방안을 다음과 같이 제안하고자 한다.
첫째 생산되는 연료의 품질을 향상시키기 위해 제조, 방법을 개선하고 표준화된 연탄을 생산 소비할 수 있도･ 록 노력하여야한다 이를 위해 몽골 정부에서는 표준화. 및 법률을 정비하여 연료의 품질개선의지를 보여야 하며 나아가 법인 또는 개인이 저급연료 생산업체에서 연탄 제조업체로 전향하는 경우에는 제도적인 지원 및 교육을 실시하여야 하고 표준에 맞지 않는 불법 연료 생산자 및, 소비자에 대해서는 제재방안이 마련되어야 할 것이다.
둘째 국제 사회는 몽골의 대기오염 악화가 몽골에 국, 한된 문제가 아님을 인지하여 국제기구 차원의 지원을 아끼지 않아야 한다 환경오염은 전 지구적으로 인류에. 영향을 끼치며 특히 해당국가 주민의 건강과 삶의 질에 큰 영향을 끼칠 수 있다 몽골과 같은 개발도상국의 경우. 환경악화가 국민들의 기본적인 삶의 여건과 연관될 수 있으므로 인권차원의 접근이 이루어져야 한다.
연구의 한계
본 연구는 몽골 울란바타르 시의 대기오염 배출 물질 을 저감시키기 위한 방안 연구에 목적을 두었으나 몽골, 의 대기분석이 잘 이루어 지지 않아2006-2007년의 최 근 자료가 부족하였으며 설문조사 대상이100가구 방문, 조사 가구와 업체가 각각 가구3 , 3업체로 조사대상의 수 가 적다는 한계를 가지고 있다 또한 대기오염의 원인 중. 교통 및 중앙발전 외의 게르촌의 가정 난방연료만 고려 하였고 해결 방안 제시에 있어 연구자의 주관적 가치판 단이 개입되었다는 단점을 가지고 있다.
또한 몽골 자연보호국에서 제공한 설문조사의 문항에 대한 답이 체계적으로 나누어져 있지 않고 주관적인 의 견을 묻는 질문에 정해져 있는 답변 중에서 선택하게 되 어 있는 등 객관성과 정확성에 문제가 있을 수 있다.
하지만 본 연구를 통하여 울란바타르 시의 대기오염의 원인을 규명하고 이를 해결하기 위한 현실적인 방안을 제시함으로서 대기오염 개선에 기여할 것으로 판단되며 실제 연탄난로 사용으로 인한 환경 개선 효과에 대해서 는 보다 심도 있는 연구가 필요할 것이다.
부 록
연탄을 사용하실 수 있습니까?
●
잘사용 사용 배우고 있음 잘 모름
1. 2. 3. 4.
연탄난로 사용에 대해 만족하십니까?
●
만족 불만족 연탄품질개선필요
1. 2. 3.
사용상 불편함 4.
연탄 개당 몇시간을 사용하십니까1 ?
●
시간 시간 시간 시간 시간
1. 2 2. 3 3. 4 4. 5 5. 6 하루에 연탄을 몇 번 교환하십니까?
●
회 회 회 회 회
1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5 난로 구조에 대해 어떻게 생각하십니까?
●
적당하다 적당하지 않다 개선이 필요하다
1. 2. 3.
연탄가격에 대해 어떻게 생각하십니까?
●
갈탄보다 비쌈
1. 2. 갈탄보다 저렴함
적당함
3. 4. 갈탄과 비슷함
개선되어야 할 부분은 무엇입니까?
●
착화개선 연탄압축강도 개선 발열량 개선
1. 2. 3.
● 연탄사용이 대기오염 감소에 도움이 된다고 생각하 십니까?
있다 없다 첫단계
1. 2. 3.
참고문헌
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Асуудал.
김 봉 섭
년 대구대학교 산업복지학과 졸업 1983
년 한국 석탄품질검사소 입사 1984
년 석탄산업합리화사업단 입사 1987
년 광해방지사업단 입사 2006
년 한국광해관리공단 입사 2008
현재 한국광해관리공단 석탄지원본부 에너지 복지팀 (E-mail; [email protected])
