환경부 소속 국립환경과학원(원장 장윤석)은 플레어스택의 연소효율을 높여 배출가스를 줄이는 첨단 관리기법을 최근 확립했다고 밝혔다.

플레어스택은 정유나 석유화학 공장 등에서 공정 과정 중에 발생하는 가연성 가스를 안전상의 이유로 연소시키는 굴뚝이다.

굴뚝 상부의 화염과 고온 때문에 자동측정기기(TMS)의 설치가 어려워 폐쇄회로텔레비전이나 광학가스탐지카메라 등을 이용해 간접적으로 관리를 해왔다.

이에 국립환경과학원은 지난해 12월 ’무연 관측 시스템(Smokeless monitoring system)‘을 도입했고, 올해 상반기 시험운영을 거쳐 원거리에서 플레어스택의 연소효율을 판단하는 방법을 확립했다.

이 시스템은 다중 적외선(IR)을 플레어스택 화염에 직접 비춰 연소생성물(이산화탄소, 탄화수소류, 일산화탄소)을 1초 단위로 측정한다.

또한, 플레어스택의 정량적인 연소효율을 판단하여 탄화수소류 등 미세먼지 원인물질을 저감하고, 기업의 실질적인 운영비용도 절감시킬 것으로 기대된다.

▲ 플레어스택 연소효율 측정 사례. 좌측은 불완전여소사례(연소효율 85%), 우측은 완전 연소사례(연소효율 99.9%이상).

현장에서는 플레어스택에서 불꽃이 크게 보일 경우 관련 민원이 늘어나는 경향이 있어, 사업장에서는 불꽃을 낮추기 위해 증기(스팀)를 투입하여 관련 비용이 늘어나고 있는 상황이다.

또한, 증기로 불꽃 크기를 조절할 경우 불완전 연소로 탄화수소류 등의 대기오염물질이 더 배출될 수 있다.

실제로 국립환경과학원 연구진이 이번 시스템으로 불꽃이 있을 때와 증기 조절로 불꽃이 없는 경우를 측정한 결과, 연소효율이 각각 99.9%와 85%이며 완전연소로 불꽃이 있는 경우가 대기오염물질이 적은 것으로 나타났다.

참고로 플레어스택 1기당 스팀 사용량은 시간당 약 3∼5톤 정도이며, 생산비용은 톤당 약 2∼5만원 소요, 스팀 사용량을 1톤(1시간) 감축 시 플레어스택 1기당 연간 8,760톤, 생산비용 2.6억 원 절감(생산비용 3만원/톤 적용)이 예상된다.

김영우 국립환경과학원 기후대기연구부장은 “플레어스택의 배출오염물질의 규제와 감시를 위해 측정수단 뿐만 아니라 기술지원으로 기업들과 상생할 것”이라며, “올해 말까지 이번 시스템을 적용해 정유업계 등 국내 플레어스택 현황 전반을 조사하고 관련 기술을 지원할 예정”이라고 말했다.