폐기물 에너지화 기술

1. 폐기물 에너지화란 무엇인가요?

폐기물 에너지화(Waste-to-Energy, WtE)란 폐기물을 단순히 버리거나 매립하는 대신, 열, 전기, 연료 등의 에너지로 전환하여 활용하는 기술 또는 시스템을 말합니다.
기존에는 쓰레기를 태워 양을 줄이는 ‘소각 처리’에 초점이 맞춰졌다면, 에너지화 기술은 에너지 회수 및 자원 재활용에 방점을 둡니다.

이러한 개념은 단순히 친환경 처리를 넘어서, 폐기물 자체를 에너지원으로 활용함으로써 자원순환형 사회를 실현하고, 동시에 탄소배출을 억제하며 에너지 자립률까지 높이는 효과가 있습니다.
2025년 기준 환경부 정책에서도 폐기물 에너지화는 재활용과 함께 ‘자원화’의 핵심 축으로 자리 잡고 있으며, 「폐기물관리법」 및 「자원순환기본법」에 따라 다수의 제도적 지원이 병행되고 있습니다.

특히 국내에서 폐기물 에너지화는 폐플라스틱, 음식물류, 슬러지, 폐목재, 생활쓰레기 혼합물 등을 대상으로 활발하게 추진되고 있으며, 기술은 소각형·연료화형·생물학적 전환형으로 구분됩니다.

2. 열에너지 회수형 기술 – 폐기물을 태워 열과 전기를 얻다

가장 일반적인 폐기물 에너지화 방식은 소각 기반 열에너지 회수 방식입니다. 이 방식은 폐기물을 고온에서 연소시켜 발생하는 열을 활용해 온수를 만들거나, 증기를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.

대표적인 시설은 **폐기물 소각 열병합 발전소(WtE CHP)**입니다.
예를 들어 서울 양천구나 수원의 자원회수시설에서는 일 평균 300톤 이상의 폐기물을 소각하면서, 그 열로 인근 아파트 단지에 지역난방 열 공급을 하고, 일부는 발전소로 공급해 전력을 생산합니다.

열 회수율은 약 60% 내외이며, 최근에는 연소 효율을 높이고 대기오염물질을 줄이기 위한 친환경 버너 기술, 고효율 집진기술, 다이옥신 저감 시스템도 함께 적용되고 있습니다.
이러한 기술은 대부분 대도시 지역이나 대형 지자체가 운영 중인 종합처리시설에서 사용되며, 국내 전체 폐기물 에너지화 비율의 약 70% 이상을 차지합니다.

3. 고형연료화 기술(SRF, RDF) – 폐기물을 연료로 바꾸는 방법

소각 이외에도 최근 주목받는 에너지화 기술은 **고형연료화(Solid Refuse Fuel, SRF / Refuse Derived Fuel, RDF)**입니다.
이 방식은 폐플라스틱, 폐목재, 폐섬유 등 열량이 높은 폐기물을 선별·건조·압축한 뒤, 연탄처럼 고체 연료 형태로 제조하여 보일러나 산업용 설비의 연료로 활용하는 기술입니다.

• RDF는 주로 혼합 쓰레기를 대상으로 하며, 일정한 규격으로 절단·압축해 연료화합니다.
• SRF는 재질별로 선별된 비교적 정제된 자원을 이용하며, 품질 기준과 발열량이 더 높습니다.

이 연료는 시멘트 공장, 제철소, 산업용 보일러 등에서 석탄, 중유 등을 대체하는 연료로 사용됩니다.
특히 SRF는 정부 인증제도가 있으며, 품질 기준(수분함량, 염소함량 등)을 만족해야 유통 가능합니다.

다만 SRF 사용 시에도 대기오염물질 배출 우려가 있기 때문에, 대기환경보전법에 따른 별도 허가와 오염물질 제거 설비가 필요합니다. 그럼에도 불구하고 SRF는 탄소 저감과 에너지 대체 효과가 탁월하다는 평가를 받고 있어, 최근에는 공공시설 및 민간 산업체의 도입이 늘어나고 있습니다.

4. 바이오에너지화 기술 – 음식물·슬러지를 메탄가스로 전환하다

또 다른 형태의 에너지화는 생물학적 전환 방식, 즉 **바이오가스화(Biogasification)**입니다.
이 기술은 음식물류 폐기물, 분뇨, 하수슬러지 등 유기물 함량이 높은 폐기물을 혐기성 소화조에서 **분해하여 메탄가스(CH₄)**를 생산하고, 이를 이용해 전기, 열, 연료를 얻는 방식입니다.

바이오가스는 화석연료보다 청정하고, 발생량 조절이 용이하며, 도시가스와 유사하게 사용 가능하다는 장점이 있습니다.
또한 잔재물은 퇴비나 바이오차 등으로 활용되어 자원순환에도 기여할 수 있습니다.

국내에서는 수도권매립지관리공사, 강동구 자원화센터, 부산 음식물자원화센터 등에서 이미 가동 중이며,
환경부는 바이오가스를 활용한 연료전지 발전, CNG 연료 전환, 수소 생산 연계 시스템 개발도 함께 추진 중입니다.

이 기술은 특히 지방자치단체의 음식물 쓰레기 감량 목표와 맞물려, 중소 규모 공공시설에서 빠르게 확대되고 있습니다.
단점으로는 초기 설비 비용과 유기물 투입물의 관리가 까다롭다는 점이 있으나, 탄소중립 시대의 강력한 대안으로 주목받고 있습니다.

5. 폐기물 에너지화의 향후 전망

폐기물 에너지화는 이제 단순한 환경처리 기술이 아니라, 국가 에너지 정책, 기후 대응 전략, 자원순환 정책의 핵심 요소가 되었습니다.
환경부는 2026년까지 폐기물 에너지화율을 30%까지 끌어올리는 ‘자원화 고도화 전략’을 추진하고 있으며, 이를 위한 주요 정책 방향은 다음과 같습니다.

• 소각 + 열회수 통합 기준 강화: 단순 소각은 줄이고, 열 활용 효율이 높은 시설만 인센티브 제공
• SRF 인증 강화 및 유통 활성화: 품질 기준 세분화, 연료 다변화, 수요처 확대
• 음식물 폐기물 바이오가스화 확대: 전국 자원화센터에 바이오가스 생산 유닛 보급
• 탄소감축형 에너지화 시설 지원: 탄소배출량 낮은 설비에 한해 보조금, 그린텍 인증 도입 예정

이러한 흐름은 폐기물 처리업체뿐 아니라, 배출 사업장, 지자체, 에너지 수요처 모두에게 변화된 대응을 요구합니다.
이제는 단순히 폐기물 처리 비용을 줄이는 차원을 넘어서, 자사의 폐기물을 어떻게 에너지화할 수 있을지 전략적으로 판단하는 시대입니다.

예를 들어 대형 마트나 온라인 유통업체는 포장 폐기물을 SRF로 위탁 처리하고, 병원은 감염성 폐기물의 소각 열을 지역난방 에너지로 활용하는 방식 등을 검토할 수 있습니다.