2014/03/01 04:01
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1. 서 론
쓰레기 관로수송시스템은 기존의 차량에 의한 문전수거방식의 환경위생적인 측면의 문제점을 개선하기 위해 개발되었으며, 1960년 스웨덴(Centralsug사)에서 개발 및 적용된 이후 현재 전세계에 약 600여개 시스템이 가동중에 있다. 특히, 스웨덴, 스페인, 그리고 일본 등에 많은 적용실적이 있으며, 기타 미국, 포루투갈, 네덜란드, 홍콩, 싱가포르 등에도 일부 적용되어 있다.
최근들어 국내에서도 서울과 경기도의 수도권을 중심으로 신도시의 개발이 활발하게 진행되면서 고부가가치의 생활문화 창조를 위한 일환으로 경전철, 쓰레기 관로수송시스템(또는 쓰레기 자동집하시설) 등의 도입이 이루어지고 있다. 특히 쓰레기 관로수송시스템은 2000년 용인수지2지구에 도입된 후 약 5년간의 실운전을 통해 안정성이 입증되면서 송도신도시, 광명소하지구, 판교지구, 김포장기지구, 파주신도시, 서울 은평 뉴타운 등 10여개 지구에서 시스템 도입을 계획중에 있다. 이중 송도신도시의 경우 11개 지구중 개발이 진행중인 2공구에는 2005년 1월 현재 설치가 진행중에 있으며, 기타 지구는 시스템 도입을 위한 기본계획 용역을 진행중에 있다.
기존 쓰레기수거방식은 환경위생적인 문제를 야기시키며 이를 제어하는 것은 상당히 어렵고 비용이 많이 소요된다. 이러한 문제를 누구나가 인식하면서도 해결점을 찾기가 어렵다. 이에따라 기존 쓰레기 수거방식이 갖는 문제점들을 개선할 수 있는 대안으로 쓰레기 관로수집방식이 선진외국에서는 이미 도입 활용되고 있다. 그러나 이를 국내에 적용하기 위해서는 국내 쓰레기 발생특성을 잘 반영하여 설계하여야 할 것이며, 종량제 등 법적 제도적인 부분도 수용할 수 있어야 할 것이다. 또한 초기 시스템 설치비용이 매우 높아 경제성 부분도 고려해야 한다.
본 연구에서는 해외에서 적용되어 가동되고 있는 100여개 시스템에 대하여 수거대상 쓰레기, 적용 규모 및 인구, 쓰레기 발생량, 기술적 및 환경성 검토 등의 적용사례를 분석하여 국내 적용시의 효율적인 적용방안을 제시하고자 한다.
2. 쓰레기 관로수송시스템 개요
2.1 시스템 개요
관로에 의한 쓰레기의 수집과 수송은 동력원(Blower)에 의해 관로내에 공기흐름을 만들어 이를 이용해 쓰레기를 1개소로 모으는 시설로 진공청소기의 원리와 같다. 시스템의 구성은 투입된 쓰레기를 일시 저장하는 투입설비, 관로설비 그리고 송풍기 및 관련 기기 등이 있는 수집센터(집하장)으로 구성되어 있으며 주요 구성요소를 표 1에 나타내었다.
표 1. 쓰레기 관로수송시스템 구성요소
구성요소
내용
투입설비
투 입 구
실내, 실외에 설치, 투입구는 원형 또는 사각형.
저 류 조
쓰레기 배출밸브와 연결되며 쓰레기를 임시저장.
배출밸브
평시에 닫혀 있다가 쓰레기 수송시 작동.
공기흡입밸브
운반관로 분기관 말단지점에 위치, 쓰레기 수송시 1 ~~2분 열림.
수송관로설비
배출밸브를 통과한 쓰레기를 수집센터(집하장)까지 이송.
수집센터(집하장)
압축기, 컨테이너, 송풍기, 분진제거 및 탈취장치, 중앙제어실, 집하장 건물
2.2 도입 역사
쓰레기 관로수송시스템은 약 40년전 스웨덴 Centralsug사에서 주거지역내 쓰레기 수거의 환경위생적인 해결 대안을 찾기 위하여 연구 개발하기 시작하였으며, 스웨덴의 병원(Solleftea)에 소형 시스템을 가동한 후 1967년 세계 최초로 스톡홀름 교외의 선드비베르그에 600호 규모의 관로수송방식 시스템을 완성하였다. 이후 70년대 후반들어 미국은 병원과 호텔, 일본에서는 신도시에 도입을 개시하였으며, 현재 주요 외국의 관련 업체는 5개업체로 Centralsug, MHI, NKK, Ebara, 및 Transvac 등이고 2004년말 현재 전세계 800여개 이상의 시스템이 설치되어 가동중에 있다.
2.3 장단점
관로수송시스템의
장점은, ① 관로에 의한 계 전체가 부압이기 때문에 대상 쓰레기가 외계와 차단되어 있어 무공해형 수송수단인 동시에 투입시에도 특별한 공급장치가 필요하지 않고 외계의 영향도 거의 받지 않기 때문에 전천후형 방식이다. ② 관로를 수송경로로 할 경우에 운전의 자동화 및 에너지 절감이 가능하다. ③ 다점의 배출점에서 1점으로의 집중수송에 적합하기 때문에 쓰레기 수집, 수송에 적합하다. ④ 배출원이 증가할 경우에도 송풍기 등 수집센타측의 설비는 그대로 두고 수송관로와 밸브의 증설만으로 가능하다. 반면
단점으로는 ① 관로부설을 위한 초기 설비투자가 크고, 특히 기존 시가지에 도입할 경우에 약 30% 이상의 비용이 추가되어 경제적 부담이 된다. ② 일단 건설된 관로의 경로변경과 연장에 어려움이 있어 종래의 차량수송방식에 비해 유연성이 작으며, 수송량도 설계치에 적합한 양을 주지 않으면 효율이 저하된다. ③ 본질적으로 연속 수송장치이고 대용량 수송에 유리하나 진공식 관로수송에 이용되고 있는 부압에는 한계가 있기 때문에 장거리 수송에는 부적합하다.
3. 결과 및 고찰
3.1 시스템의 적용대상 범위
시스템의 적용대상 범위는 기본적으로 사용처에 따라 분류할 수 있는데 병원, 대형음식점, 주상복합아파트 등 고층건물, 그리고 공항 등의 1개 또는 다수의 건물을 중심으로 한 옥내형과 주택 및 상가 등을 포함하는 단지형으로 구분할 수 있다. 옥내형은 투입구의 수가 층별 1개 또는 전체 1-3개인 시스템이며, 집하장의 용량이 비교적 적고 전체적으로 시스템의 규모가 작다. 또한 단지형 중에서는 시스템의 형식 즉 집하장의 유무에 따라 고정식과 이동식 시스템으로 구분할 수 있으며, 이를 정리하면 표 2와 같다.
표 2. 시스템 적용대상 및 범위
적용대상
규 모
형식
비 고
주거 및 상업지역
공동/단독 주택지역,
대형 건물(고층건물, 주상복합빌딩, 대형음식점 및 상가건물 등)
2.5 Km이내지역
3000-5000 가구
고정식
이동식
- 가연, 음식물, 불연 및 재활용 분리수거
- 병,캔,신문지,잡지 등 재활용품 회수장소 별도 설치
대형시설
박람회장/공항/종합운동장
대형상업센타/테마공원 등
고정식
수시 쓰레기 수거로 쓰레기 적체 및 악취발생 해소 가능
종합 병원
고정식
감염성 폐기물과 일반 폐기물을 인체 접촉없이 수송 가능
3.2 시스템 규모별 분류
본 시스템의 경우 통상적으로 시스템의 규모에 따라 대, 중, 소로 구분하고 있는데 각 시스템별 관경 및 수송능력, 수집면적, 쓰레기의 양 등의 상호관계에 의한 것으로 기본적인 인자들은 표 3과 같다.
표 3. 시스템 규모에 따른 분류
시스템 크기
관경(mm)
수송거리(Km)
면적(Ha)
쓰레기 처리량(ton/day)
대규모
450-600
1.5-2.5
100-200
50-100
중규모
300-400
0.8-1.5
40-100
10-50
소규모
150-250
0.4-0.8
8-40
1-10
3.3 수거대상 쓰레기 분류
쓰레기 관로수송시스템에서 쓰레기 수거대상을 선정하는 것은 시스템이 적용될 국가의 폐기물 정책, 발생량 등 다양한 여건을 반영하게 된다. 표 4는 1990년 이후에 건설된 센트럴석사의 60개 시스템에 대한 자료를 분석한 결과를 나타내었으며, 국가별 쓰레기 수거대상을 비교한 결과, 전체적으로 가연성 쓰레기만을 수거대상으로 하는 시스템이 압도적으로 많은 것으로 나타났다. 1990년도 이전에 설치된 일본의 경우 대부분 가연성 및 음식물 쓰레기가 혼합된 형태로 수거하고 있다.
표 4. 국가별 수거대상 쓰레기 분류
수거대상 구분 쓰레기
국가
비고
가연성
(일부 음식물 포함)
노르웨이*, 덴마크*, 스웨덴*, 독일*, 홍콩*, 대만*, 스페인*, 싱가포르*
대부분 국가에서 채택
음식물
재활용
독일1
가연성, 음식물
스페인*, 독일1
가연성, 재활용
노르웨이*, 독일1
가연성, 재활용, 음식물
포루투갈1, 스페인1, 스웨덴1
특히, 홍콩, 대만, 싱가포르 등의 밀집형 소규모 지역, 또는 콘도미니엄(싱가포르의 경우 대부분 관광지의 콘도미니엄에 적용) 등 1개 건물을 대상으로 하는 경우는 가연성 쓰레기 만을 대상으로 하고 있다. 스페인의 경우 가연성과 음식물(원본에서는 Organic) 쓰레기를 수거 대상으로 하는 경우가 많았으며, 독일은 전체적으로 가연성 만을 대상으로 하고 있고 가연성 및 음식물을 동시에 하는 곳은 병원 이었다. 노르웨이는 가연성과 재활용품의 2종을 대상으로 하는 경우와 가연성 만을 대상으로 하는 경우가 비슷하게 나타났다. 그리고 가연성, 재활용, 음식물 등 3종을 대상으로 하는 경우는 포르투갈, 스페인, 스웨덴에서 각각 1개소가 적용되고 있었다.
특이한 점은 음식물만을 대상으로 하는 시스템은 60개소중 1개소도 존재하지 않았다는 것이다. 단지 일부 공항에서 비행기내 기내식을 위한 케더링 시스템에서는 음식물 전용 시스템을 설치하고 있다.
3.4 시스템의 적용성 비교
Fig. 1 - Fig. 3은 국내 적용시 계획단계에서 우선적으로 검토할 수 있는 기초자료를 제공하기 위하여 센트럴석사의 세계 80여개 시스템을 분석하여 세대수 또는 인구수와 투입구수, 그리고 인구수와 쓰레기 발생량을 비교하였다. 포루투갈의 리스본을 제외하면 투입구수는 전체적으로 400개 이하임을 알 수 있는데 이는 기술적 측면과 운영 측면을 고려할 경우 수집센터 1개소에서 400개 이하의 투입구수가 적절하다는 것을 의미한다.
Fig. 1 인구수와 투입구수의 비교 Fig. 2. 세대수와 투입구수의 비교
Fig. 3 인구수와 쓰레기 발생량 비교 Fig. 4 수송물의 한계
Fig. 3은 인구수와 쓰레기 발생량과의 관계를 도시한 것으로 인구수의 증가와 달리 전체적인 쓰레기 발생량은 30톤 이하임을 알 수 있다. 이러한 결과는 시스템 규모로 볼 때 중규모의 시스템으로 볼 수 있으나 단지형에 적용된 관경은 500mm를 적용하고 있는데 이는 투입쓰레기의 특성 중 물리적인 크기에 따른 관내 막힘 현상 등의 장해를 최소화하기 위한 것으로 판단된다. Fig. 4는 관내 이송공기의 속도에 따른 투입물품의 투영면적(예 종량제 봉투의 가로*세로)과 중량과의 관계를 나타낸 것으로 각 직선의 상위 부분은 수송이 불가능하다는 것을 나타낸다. 따라서 투영면적 및 무게를 고려한 투입금지물품에 대하여 소비자측의 효율적인 관리 및 자발적 참여가 필요할 것으로 사료된다.
3.5 국내 적용방안
상기의 사례를 볼 때 500mm 관경을 사용하고 투입구수 400개 이하, 수집센터 1개소인 경우 적정 쓰레기 용량은 30톤/일(최대 50톤/일)이 적정하다는 것을 알 수 있으며, 50톤/일 이상 발생이 예상되는 지역의 경우 수집시간의 증대에 따른 시스템의 부하 등을 고려할 때 추가적인 시스템의 검토가 필요할 것으로 판단된다. 그러나 추가적인 시스템의 설치를 위해서는 경제성에 문제가 발생할 수 있으므로 이에 대한 세밀한 평가도 필요할 것으로 판단된다.
또한 국내의 폐기물관리 정책의 측면에서 볼 때 음식물 쓰레기의 재활용 등 자원순환형 사회로의 이행을 위해 적용시스템의 수거대상 쓰레기를 가연성과 음식물로 분류할 것으로 판단된다.
외국의 사례를 볼 때 관경 500mm로 구성되는 대규모 시스템의 유효거리인 2Km를 확보하기 위해 가연성과 음식물을 혼합하는 경우가 대부분이다.
또한 가연성과 음식물을 분리하는 스페인의 적용시스템의 경우도 음식물 쓰레기의 성상이 국내와는 비교할 수 없다. 따라서 국내의 경우 음식물 쓰레기의 재활용을 위해 수거대상을 분리하는 시스템을 구성할 경우 유효거리가 최대 1.3Km 이내로 감소하게 되므로 외국 적용사례와는 달리 1개의 시스템으로 구성하기 위해서는 유효면적이 약 1백만㎡ 정도이며, 수집센터가 지역의 중심에 위치해야 하는 어려움이 있다. 만약 지역면적이 이보다 큰 경우는 청소용 피그의 도입이나 부분적인 적용 즉, 유효거리이내는 분리수거하고 유효거리 이상의 지역은 혼합수거하며, 혼합수거된 쓰레기는 소각하는 방법 등이 검토되어야 할 것으로 사료된다.
4. 참고문헌
1) 쓰레기 수거운반체계개선 세미나 자료집, 한국폐기물학회, 한국토지개발공사, 1995. 12.
2) 쓰레기 관로수송방식, 한국토지개발공사, 환경개선연구회, 1995. 5.
3) 이재영(토지연구원), 쓰레기 관로수송방식에 대한 고찰, 폐기물, 138-147, 1996. 4.
4) 센트랄석사 내부자료
[타인글이나 자료 인용] 대한환경공학회 2005 춘계학술연구발표회논문집, 아주대학교, 2005. 4. 28 ~ 4. 30저자 : 정원식