대체에너지, 오일 셰일 등과 같은 새로운 에너지원이 속속 등장하고 있어도 저렴하고 안정적인 공급이 가능한 석탄자원을 사용한 발전 용량은 전세계적으로 증가 추세에 있다. 국제에너지위원회(IEA)에 따르면 최근 10년간 전세계 화력발전량은 45%나 증가하였다. 현재 국내 석탄화력의 비중은 전체 계통 기준 발전설비용량의 27.7%, 발전량의 35.9%를 차지하고 있으며 년간 석탄(대부분 유연탄) 1억톤 이상을 소비하고 있다.
화석연료를 사용하는 석탄발전설비의 증대로 인하여 우리가 알고 있는 심각한 환경문제는 온실가스 배출로 인한 지구온난화, 석탄개발 및 운송과정에서 발생하는 환경문제 등이다. 가장 우려하고 있는 온실가스인 CO2 배출로 인한 문제를 살펴보자. 국내 연간 전력생산량을 500,000GWh라고 가정하면 이중 28%정도가 석탄화력발전소에서 생산하므로 석탄화력발전소에서 배출되는 CO2의 총량은 약 6000만톤에 달한다. 비교적 저렴한 전력생산 및 에너지 수급이 상대적으로 용이한 화석연료인 석탄자원의 친환경적 지속 사용을 위하여서는 지난 4월 한국남부발전 하동화력 8호기에 설치된 이산화탄소 포집·저장(CCS) 시스템등과 같은 그린파워 기술의 적용이 시급하다.
국민들에게 잘 알려져 있지는 않지만 CO2 배출에 못지않게 문제가 되고 있는 석탄발전소의 고민거리가 석탄연소과정에서 생기는 부산물인 석탄회이다. 국내 발전 5사만을 보더라도 발전 부산물인 석탄회의 총량은 2007년 620만 톤에서 2009년 860만 톤, 2011년 910만 톤 등으로 매년 증가추세를 보이고 있다. 석탄 연소 후 발생되는 부산물로 집진기에서 포집되는 미분말 형태인 플라이애쉬가 석탄회의 75~80%을 차지하며 그 다음으로 연소될 때 보일러의 하부로 낙하되는 괴상 또는 입자가 큰 회성분인 바텀애시가 약 10% 정도를 차지한다. 석탄회는 발전소 부지내에 사회장을 마련하여 적치하므로 장기적으로는 침출수에 의한 지하수 오염, 비산에 의한 대기 및 토양오염원이 될 수 있고, 방대한 양의 적치를 위한 부지 확보도 문제가 된다.
최근 매년 차이는 있으나 60~70%정도가 레미콘 혼화재, 시멘트 원료, 성토용 골재 등으로 재활용되고 있으나 재활용 수요가 대부분 건선산업에서 발생하므로 건설경기에 매우 민감하여 년도별 재활용률의 차이가 비교적 크게 나타나고 있다. 한편, 재활용되지 않는 석탄회는 대부분은 해안 및 육상 매립에 의해 처분되고 있어 매립지 확보에 어려움이 많은 동시에 석탄회를 일반 산업 폐기물로 인식하는 경우도 있어 광범위하고 신속한 재활용이 어려운 현실이다.
미국의 경우 이미 80년대말에 EPA가 석탄회에 관한 연구를 시작하여 1993년도에 “플라이애쉬, 바틈애쉬를 포함한 석탄화력발전소 부산물은 유해물질 규제대상이 아니며 부산물의 활용은 안전하므로 부산물의 재활용을 적극 권장하고 각 주정부의 친환경적 재활용 노력를 지지한다”라고 발표하였다. 이어서 199년에는 “유동층 연소(FCB)시 발생하는 부산물을 활용한 광해복구도 안전하고, 석탄회의 재활용을 위한 표준기술(ASTM)의 개발을 권유한다”라고 발표하였다.
재활용되지 않고 석탄화력발전소에 그대로 쌓여있는 석탄회의 처리를 위한 제안을 하고자한다. 국내 부존자원 중 가장 많은 양의 채광이 이루어진 석탄과 석회석의 개발현장을 살펴보자. 현재 겨우 5개에 불과한 국내 탄광이지만 1987년에는 363개에 달하였었고 총 2400만톤의 석탄을 생산하였다. 석회석의 경우 현재 가행 광산수가 123개에 이르고 년간 8000만톤 정도를 생산한다. 탄광의 경우 대부분 지하채굴로 개발되었으나 폐광 후 침수 등으로 지하갱도의 상당부분이 침수되어 접근이 어려우나 석회석광산의 경우에는 최근 지표 부근의 석회석자원의 고갈, 개발에 따른 환경문제 등으로 인하여 지하화하는 추세에 있어 신규로 굴진되고 있는 갱도 연장이 급격히 증가하고 있다.
지하 석회석 광산에서 100만톤을 채굴하면 새로 생겨나는 갱도(폭 10m, 높이 7m) 길이가 6.4km 정도이다. 갱도를 굴진을 하면서 석회석을 채굴을 하지만 지하구조물의 안전을 위하여 60%가 넘는 광체는 채굴하지 않고 그대로 남겨둠으로써 소중한 자원을 개발하지 못하고 사장시킴에 따라 영구적인 자원의 손실을 초래할 가능성이 있다. 이를 추가로 개발하기 위하여서는 갱도 일부를 폐석이나 모래를 이용하여 채워서 다진 후에 주변 광체를 개발하는 기술이 외국에서는 적극 적용되고 있으나 이를 국내에 적용하기 위하여서는 기술적인 측면을 제외하고도 반드시 경제성이 확보되어야한다.
석탄회를 석회석 광산갱도에 매립하고 이를 이용하여 개발을 포기한 60%이상의 소중한 광체를 개발한다면 어떨까? 석회석은 체적이나 무게를 기준으로 여타 광물자원에 비하여 가격이 낮은 편으로 석탄회의 매립에 따른 경제성이 문제이다. 그러나 석회석의 개발 비율의 증대, 석탄회의 매립 등으로 인한 편익는 석회석 광체의 미개발 그리고 재활용되지 않는 석탄회로 인한 사회적 비용 등을 훨씬 상회할 것으로 보인다.
그러나 석탄회를 석회석 갱도에 매립하는 방안은 무엇보다 석탄회의 안전성에 대한 적극적 홍보 및 재활용 필요성에 대한 공감대 형성을 위한 노력이 우선되어야할 과제이지 않을까?
