[ARK지식백과] 화력발전소의 폐수처리 공정

화력발전소 폐수처리는 어떻게 구성될까요?

안녕하세요, 에이알케이 홍보실 황민희 입니다. ARK가 전하는 지식백과 코너로 본편은 화력발전의 폐수처리 공정에 대해 설명합니다.

화력발전이란?

화력발전이란 석탄화력발전을 뜻하는 용어로 일반적으로 ‘화력발전’이라고 줄여 말하고 있습니다. 석유, 석탄, 가스와 같은 화석연료를 사용해 생산한 열을 이용해 발전하는 방식입니다.

화력발전, 기후변화를 야기해 점점 줄어드는 추세. 그러나 세계 6위 기록

출처: 에너지경제연구원, 「에너지수급통계」
* 자료 : 에너지경제연구원, 「2021 에너지통계연보」 2022

주석: 1) 석탄화력발전비율 = (석탄화력발전량 ÷ 총발전량) × 100.

국내에서 심각한 환경문제로 떠올랐던 ‘미세먼지’의 원인을 둘러싼 각종 의견과 이견들이 많았습니다. 첫번째는 중국의 겨울철 화석연료 사용으로 인한 것과 두번째는 국내의 화력발전 문제였습니다. 두가지 다 원인이 맞지만 NASA연구원의 비행 시뮬레이션에 의하면 국내의 화력발전소의 원인이 상당히 컸습니다.

대한민국의 에너지 발전소는 2022년 3월 기준 57기의 석탄화력발전소가 가동중입니다. 또한 강원지역에 건설중인 4기가 추가로 가동예정입니다.

이처럼 석탄에 의존하는 화력발전은 기후이상변화의 주요 원인인 이산화탄소와 초미세먼지를 유발시키는 질소산화물과 황산화물 등의 오염원을 배출하기에 석탄화력 발전 사용의 증가는 기후변화를 촉진시킵니다.

한국에선 현재 12개 부지에 60기()35,350.7MW)의 석탄 화력 발전기가 운용중이며 국가 총발전량 중 석탄화력발전이 차지하는 비율은 2020년 기준 44%로 가장 높습니다. 또한 전세계와 비교해 대한민국에선 석탄화력발전 의존 비중이 국제적으로 높습니다.

주요 석탄 수출국인 호주와 제조강국 독일을 제외하면 석탄화력발전 비중이 다른 선진국에 비해 아주 높습니다.

2016년 기준 석탄화력발전량은 아래와 같습니다.

한국의 석탄화력발전량은 전 세계 석탄화력발전량(9,594TWh)의 2.4%를 차지 / 세계 6위

• 1위 : 중국(4,242TWh)
• 2위 : 미국(1,354TWh)
• 3위 : 인도(1,105TWh)
• 4위 : 일본(349TWh)
• 5위 : 독일(273TWh)
• 6위 : 한국(235TWh)
• 7위 : 남아프리카공화국(226TWh)
• 기타 : 러시아(171TWh)와 호주(163TWh), 인도네시아(135TWh)

화력발전소의 폐수처리공정은 상기처럼 구성됩니다.

첫번째, 종합폐수처리는 용해되지 않는 현탁성 고형물이 포함된 산 염기성폐수, 함유폐수 및 탈황폐수를 필터를 이용한 물리적처리, 응집중화 약품을 이용한 화학적 처리, 미생물을 이용한 생물학적 처리를 진행합니다.

두번째, 탈황폐수처리는 총질소, 중금속 등 난분해성 오염물질을 처리하기 위해 위 종합폐수처리 이후 탈황폐수처리를 구축해 증발농축, 생물학적 처리로 배출기준에 적정하게 처리하고 탈황 폐수는 전량 재이용이 가능합니다.

최근엔 물재이용에 대한 친환경 기술이 주목받고 노후교체가 추진되고 있으며 ‘High pH RO(막분리)’ 공법이 적용되기도 합니다. 이는 1차로 처리된 폐수를 높은 수소이온농도(pH)로 유지시켜 RO막을 통과시키는 기술입니다. 높은 수소이온농도를 유지시 막분리 효율이 높아저 재이용수 확보가 가능합니다.

최근 발전소에 사용되는 물순환 시스템 구축은 발전폐수를 방류하지 않고 전량 재활용이 가능하며 연간 56만톤의 물을 아낄수 있다고 합니다. 마찬가지로 탈황폐수의 경우도 증발농축공법으로 재활용이 가능하며 1차 처리된 폐수를 고온스팀으로 증발/농축으로 오염물질을 제거하는 기술이 사용되고 있으며 연간 29만톤의 폐수를 발전수로 재이용가능합니다.

서부발전이 시행중인 태안발전본부는 폐수를 100% 재활용해 연간 85만톤의 물재이용이 가능하다고 합니다.

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