[에너지데일리 송병훈 기자] 국내 기저발전원 중 원자력과 함께 쌍두마차인 석탄화력발전. 처음에는 알지 못했으되, 단점에 대해 인지를 하게 된 이후부터는 문제점에 대한 논의가 이어질 수밖에 없다. 그리고 논란의 가장 큰 중심점은 원자력이 안전성이라면, 화력은 환경성이다.
실제 석탄화력발전소에는 발전소 부지보다 넓은 회처리장(석탄재 매립장)이 있다. 석탄 분진 역시 지속되는 민원 사안이다. 발전소 주체는 물론 주변 주민들 역시 힘들어하는 사안이라는 뜻이다.
이같은 상황에서 한국남동발전(사장 허엽)의 석탄재(석탄회)의 자원 재활용 관련 내용이 '2015 공공기관 경영 우수사례집'에 게재됐다. 관련 내용을 요약 정리했다.

▲ '석탄재', 그냥 버려야 하나

석탄화력발전소에는 발전소 부지보다 넓은 석탄재 매립장이 있다. 발전연료인 석탄에서 연소 후 발생되는 석탄재의 처리는 그동안 바다에 제방을 막아 매립하는 방법 밖에는 대안이 없었다. 그나마 최근 석탄재 중 비회인 FLY ASH의 경우 콘크리트 혼화재로 많은 양이 재활용되고 있지만, 아직도 많은 양의 석탄재는 그대로 매립되고 있는 실정이다.

석탄재는 석탄화력발전소 보일러에서 약 1400℃의 온도로 타고 남는 재다. 그렇기에 유기 불순물은 존재하지 않고, 중금속 용출도 거의 발생하지 않는 것으로 조사되고 있다. 따라서 석탄재는 제주도에서 볼 수 있는 화산석과 유사한 다공질 형상을 가지고 있으며, 경량·흡음·단열 등의 특성을 가지고 있어 모래, 화산석 대체재로 활용이 가능할 것으로 여겨지고 있다. 더구나 석탄재에는 미량의 희소광물이 포함돼 있어 이를 추출하면 고가의 희소광물이 생산될 수 있다.

일반적으로 석탄재를 매립하면 단순히 육지 면적이 늘어나는 만큼 이익이 될 것으로 생각할 수 있지만, 석탄재를 매립하기 위한 매립장 조성 과정에서의 건설비용, 해양환경 파괴 등 손실도 발생된다. 환경파괴라는 측면의 관점에서는 추진하기 힘들다. 그렇다면 이제는 석탄회 매립을 위한 매립장 조성도 불가하고, 기존의 매립장은 용량도 한계에 도달했다. 하지만 전기 생산을 위한 화력발전소 가동은 멈출 수 없다. 답은 무엇인가.

▲ 경량골재, 그리고 희소광물

그렇다면 기존에 버려지던 석탄재의 재활용 방법은 없을까.

현재 석탄재는 레미콘 혼화재, 시멘트원료, 성토재 등으로 재활용되고 나머지는 매립되고 있다. 석탄재의 특성과 성분을 분석·활용할 수 있는 것은 모두 활용할 수 있도록 수요처 및 대체가능한 기존 제품을 조사한 결과, 석탄재 중 저회인 BOTTOM ASH는 건축자재 및 조경용 화산석을 대체할 수 있고, 콘크리트용 골재로도 사용이 가능할 것이라는 결과가 도출됐다.

국내 건설현장에 사용되는 골재는 과거 강에서 채취한 강자갈, 강모래를 주로 사용했다. 하지만 현재는 강자갈, 강모래의 고갈로 인해 모래는 바다에서 준설한 세척해사, 그리고 자갈은 암석을 파쇄한 쇄석골재를 주로 사용하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 이 또한 산과 바다를 훼손해 공급해야 한다. 향후에는 인공골재가 필요할 것이고, 석탄재를 골재로 활용하는 것이 대안의 일부가 될 수 있다는 판단이다.

해외의 경우, 약 100년 전부터 인공경량골재 제조를 통해 콘크리트용 골재, 경량판넬, 경량블럭, 경량성토재 등에 활용하고 있었다. 경량골재는 경석, 화산석 등과 같은 천연재료를 가공한 천연경량골재, 그리고 석탄재, 고로슬래그, 점토, 혈암 등을 팽창·소성해 생산하는 인공경량골재와 함께 화력발전소에서 발생하는 석탄재를 파쇄·선별한 저회경량골재 등으로 나타났다.

경량골재가 건설자재로 활용되기 위해서는, 건설자재 제작업체는 경제적인 골재를 공급받아야 하고, 건축물을 이용하는 국민에게는 위해가 없어야 한다. 따라서 석탄재를 활용한 경량골재는 유해물질이 발생되지 않아야 함은 물론 소음차단, 단열 등의 효과와 함께 원적외선을 방출하는 친환경 건축자재로 만들어 인테리어용 인조석, 도로 소음차단 방음벽, 차량 충진재, 주택 층간 흡음재, 조경·원예 등에 활용할 수 있도록 했다.

이와 함께 석탄재에 포함된 미량원소 중 산업소재로 사용할 수 있는 세노스피어, 뮬라이트, 자철석, 미연탄소, 혼화제를 추출·성분을 분석한 결과 산업소재로 활용이 가능한 양질의 희소광물이 추출됐다. 희소광물의 경우 현재 전량 수입에 의존하고 있음은 물론 고가인 실정이다.

따라서 석탄재를 활용해 국내에서 생산한다면 저렴한 가격에 공급이 가능할 뿐만 아니라 수입대체효과 역시 클 것으로 기대되고 있다. 희소광물 수요처에서는 원가절감으로 수출경쟁력을 확보할 수 있고, 남동발전에서는 석탄재의 재활용률 향상을 통해 회처리장 건설비용을 절감할 수 있다.

▲ 바람직한 재활용 선례

현재 남동발전은 공공기관으로서의 책무를 다하기 위해 석탄재를 활용한 경량골재 생산 상용화 설비를 구축, KS 규격에 부합하는 인공경량골재와 저회경량골재를 공급하고 있다. 또한 희소광물 추출을 위한 설비 또한 건설중에 있다. 이는 석탄재가 더 이상 매립되는 폐기물이 아니라 생산활동에 필요한 자원 중 하나가 될 것이라는 의미이기도 하다.

현재 석탄재를 활용해 생산된 건축자재용 경량골재는 인조석 제작사와의 협업을 통해 기존 펄라이트를 대체, 인테리어용 인조석으로 활용되고 있다. 도로 소음을 차단하는 방음벽은 물론 조경 및 화분에도 활용되고 있다.

뿐만 아니라 고층건물 건축 시 사용 확대를 위해 국내 대형건설사와 경량콘크리트 공동연구개발 협약을 체결, 공동연구도 진행하고 있다.

남동발전 관계자는 "석탄재를 재활용한 경량골재와 산업소재는 버려지는 자원을 재활용하는 바람직한 선례가 될 것"이라며 "남동발전은 자원절약과 재활용에 앞장서는 대표 공공기관이 될 것"이라고 말했다.