2019년초 초미세먼지 급증현상의 국내주원인을 밝혀

미래의 국가재난을 막는 정책(안)

 

 

• 1. 현황 및 문제점

‘19년 1~2월 유례없이 초미세먼지 농도가 높은 날이 많아 국민들이 큰

고통을 겪었다. 국립환경과학원 발표에 의하면 서울의 경우만 보더라도

지난 1월 초미세먼지 농도가 2015년 통계집계후 역대 1월 가운데 가장 높았다고 한다.

하루평균농도가 2015년 1월평균 25㎍/㎥ 이후 점차 높아지다 2018년

1월 32㎍/㎥ 이었고, 2019년 1월에는 전년보다 18.8%나 대폭 높아져

38㎍/㎥이었다. 가장 높았던 하루평균농도는 13일 83㎍/㎥, 14일 129㎍/㎥, 15일 82㎍/㎥으로

역대 최고치다. 법적 허용기준인 대기환경기준이 연평균

15㎍/㎥, 일평균 35㎍/㎥인 점을 감안하면 엄청 높다.

 

미세먼지 중에서도 입자가 작은 초미세먼지는 세계보건기구가 정한 1급 발암물질이며 의학계에서는 호흡기에서 걸러지지 않아 폐, 기관지등 호흡기질환을 유발시킬뿐 아니라 폐포를 통과하여 혈액을 통해 전신에 퍼지면서 심근경색, 뇌졸중등 심혈관질환의 위험을 높이고 면역력을 저하시키고, 장기간 노출 시

치매, 우울증 발생률을 높이는 것으로 보고 있다.

최근 국민들이 입은 피해에 대해 공식적으로 발표된 것만 하더라도, 서울대 의대연구팀은 2015년 한해 초미세먼지 때문에 1만2000여 명이 뇌졸중,

심장질환, 폐암 등으로 기대수명보다 일찍 사망했다고 했다.

또 세계보건기구가 ‘18.10월 발표한 세계청소년 미세먼지노출량 보고서에서 2016년을 기준으로 한국청소년은 하루평균 24㎍/㎥에 달하는 초미세먼지에 노출됐다 했다. 이는 일본의 11.4㎍/㎥에 비해 2배이상으로 OECD국가중 터키 다음으로 높다.

보고서는 “어린시절 미세먼지에 자주 노출되면 폐기능 발달에 영향을 미치고 폐기능이 저하될 가능성이 높다. 결국 어른이 되어서도 만성

폐장애에 시달리게 될 확률이 높아진다“고 주장했다.

2015년, 2016년이 이러한데 2019년 금년도 초미세먼지 영향으로 얼마나 많은 사람이 조기사망하게 될지, 청소년들은 폐기능장애로 평생 고생하게 될지, 또 이제 자라나는 어린이들에게는 얼마나 큰 피해를 주게 될는지.

어른들의 책임이 매우 크다.

 

지금부터는 인구가 많고 초미세먼지농도가 높은 서울지역을 중심으로

검토하고자 한다.

정부는 최근의 극심한 미세먼지현상은 중국에서 날아온 미세먼지 때문이고

전국의 연간평균은 점차 낮아지고 있는 추세라고 한다.

그런데 이상한 것은 서울의 1월 하루평균 초미세먼지농도가 작년에 비해

18.8%나 비정상적으로 높아졌다는 점이다. 이런 추세대로 계속 증가하고

대기정체기간이 늘어나면 몇 년후에 서울에서 어떤 일이 일어날는지 모른다.

최근 고려대 환경생태공학부 안병옥교수는 한 신문 칼럼에서 최근의 현상을

“ 몇 년 전부터 공기확산과 흐름을 방해하는 대기정체현상이 자주 나타나면서

시야를 뿌옇게 흐릴 정도의 ‘고농도’발생횟수도 함께 늘어났다 “고 하였다

(한국일보 ‘19.1/23).

 

서울시 보건환경연구원은 “올해초 수도권 초미세먼지 농도증가는 한반도 주변 의 잦은 고기압대 형성으로 인한 대기정체 등 기상여건 악화가

주된 원인”이라고 밝혔다. “최근 대기가 정체된 상황에서 국외에서 초미세먼지가 지속해서 유입되었고 국내발생 오염물질이 퍼지지 못하고

국내에 머물면서 고농도현상이 이어진 것” 이라 했다 (MBN뉴스 ’19.3/6).

여기서 서울시 보건환경연구원의 원인분석은 이것만으로는 미흡하다고 본다.

금년초 국내발생 초미세먼지가 작년초에 비해 늘었는지 줄었는지, 늘었다면

어느 부문에서 얼마만큼 늘었는지 언급이 없다.

작년과 거의 동일한데도 불구하고 기상여건 악화와 중국발 초미세먼지만으로 18.8%나 비정상적으로 높아졌는지 알 수가 없다.

또 그렇다고 시야를 뿌옇게 흐릴 정도의 ‘고농도’발생횟수가 증가할 수 있는지도 의문이다.

무엇인가 고농도현상을 일으키는 국내오염물질이 있는 것은 아닐까?

국내발생 원인규명과 영향분석이 되어야 올바른 대책이 수립될 수 있을 것으로 본다.

만약 서울지역에서 초미세먼지가 크게 늘어난 국내요인이 있는데도 불구하고 모르고 넘어간다면, 최근 고농도 발생 횟수가 증가하고 있는 점과

인구 밀집지역인 점을 감안할 때 미래에 큰 재난을 당하게 될는 지도

모른다고 본다.

 

제안자는 서울지역에서 초미세먼지가 크게 늘어난 국내요인이 있다고 생각

하며 그 요인은 LNG발전의 대폭적인 증가와 LNG발전기를 자주 끄고

재가동하는 과정에서 발생되는 많은 유해물질을 포함한 불완전연소가스 배출이라고 본다.

그 이유는 다음과 같다.

첫째로 2018년 LNG발전량이 전년도에 비해 약 23% 증가하여 평소 서울지역의 초미세먼지 농도를 상당히 높혔다고 본다.

서울시 보건환경연구원은 서울시 미세먼지 발생원인으로 △난방,발전(39%)

△자동차(25%) △건설기계(12%) △비산먼지(22%) 등으로 보았다

(아시아투데이.‘18.4/9).

여기서 발전을 제외한 다른 부문은 작년 1년동안 비정상적으로 크게 늘어났다고 보기 어려운 반면, 발전부문은 안전 강화 등의 사유로 원전 계획예방정비

공사가 늘어나 초미세먼지를 전혀 배출하지 않는 원전발전량은 줄고 그 대신 LNG발전량이 크게 늘어났다 (자료1 참조).

‘18년 12월, ’19년 1월에도 한울6호기(1000MW), 한울1호기(950MW),

한빛4호기(1000MW)는 정비공사 중이었다.

더욱이 우리나라 LNG발전소의 절반 이상이 서울 인근 수도권에 집중되어

있어 수도권의 발전량이 많았고 초미세먼지를 많이 배출하였을 것으로 추정할 수 있다 (자료2 참조).

 

연도별 LNG발전 거래량 (자료: 전력통계정보시스템)
연도	2014	2015	2016	2017	2018
거래량 (GWH)	114.847	106.426	111.814	117.637	144.067
증감률(%)	-4.2	-7.3	+5.1	+5.2	+22.5

 

초미세먼지 배출량은 발전소마다 달라서 비교하기에 따라 석탄발전소보다 더 많은 량을 배출하는 LNG발전소가 있을 수 있으나,

전체평균을 보면 LNG발전소배출량이 석탄발전소배출량의 1/8수준이라는 주장이 있다.

 

[석탄과 LNG발전 초미세먼지 배출량비교] (단위: g/Mwh, 2017년 기준)

0 최다배출발전소

    석탄 삼천포 (498), LNG 분당 (46)

0 최소배출발전소

    석탄 삼척그린파워 (16), LNG 동두천 (5)

 

일반적으로 볼 때 석탄이 제일 많고 LNG가 석탄의1/8수준, 원전은 없다.

 

둘째로 LNG발전은 도시민에게는 석탄발전보다 더 위험할 수 있다.

석탄발전은 환경문제로 도시에서 멀리 떨어진 곳에 발전소를 건설하고, 굴뚝 또한 매우 높아(보통 150m) 배출된 가스가 넓게 확산되어

도시에 미치는 영향이 매우 적다고 볼 수 있다.

반면 LNG발전은 연료공급을 위해 가스관을 설치하여야 하는 관계로 먼 곳에 건설하기가 어려워 대부분 도시 내이거나 가까운 곳에 위치해 있다.

굴뚝 또한 낮은 편(70m이하)이라 배출된 가스는 바로 도시대기권에 영향을 줄 수 있다.

정용훈 KAIST교수는 미세먼지 영향은 배출량 못지않게 배출원과의 거리도 중요하다고 하며 미 택사스주의 연구를 예로 들어

“초미세먼지 발생지에서 20km정도 떨어지면 그 양은 1/4로 줄어든다”고 주장한다.

따라서 도시민에게 미치는 영향은 LNG발전이 석탄발전보다 더 클 수 있다고 한다.

 

셋째로 발전기를 끄고 재가동하는 과정에서 많은 유해물질을 포함한 불완전연소가스를 측정도 하지 않고 배출가스저감장치 없이 바로 배출하고 있다.

즉 관리사각지대에 있어 실제 초미세먼지량 증가에 큰 영향을 미쳤을 것으로 추정되나 현상파악조차 되지 않고 있다.

LNG발전은 발전단가가 높은 관계로 다른 연료를 사용하는 발전에 비해 자주 껐다, 살렸다를 반복한다. 보통 전력이 남는 야간에 정지하기 위해 저녁에 껐다가 아침에 살리는 방식으로 운영한다. 그 과정에서 정지된 상태에서 가동하는, 처음 약 1시간30분 동안 일산화탄소(CO), 미연탄화수소(UHC) 등

많은 유해물질을 포함한 불완전연소가스가 배출가스저감장치 없이 바로 배출되고 있다.

더욱이 일산화탄소, 미연탄화수소는 배출규제 대상에서 빠져있어 측정조차 하지 않고 있다.

최근 서울 도심지역에 위치한 어느 LNG 발전소에서 불완전연소 시 실제 측정한 결과, 유독가스인 일산화탄소가 최대 2000ppm으로 소각시설 허용기준인 50ppm의 40배에 달했고 미연탄화수소도 최대 7000ppm까지 나왔다고 한다. 참고로 미국은 이들 모두 3ppm이하로 엄격하게 관리하고 있다.

또 미국 등 선진국은 불완전연소 시 심각성을 알기에 24시간 쉬지 않고 계속 가동하고 있다.

특히 미연탄화수소는 2차 초미세먼지생성의 주범일 뿐만 아니라 조영민 경희대교수에 의하면 대기정체 발생 시 희석되지 않고 그 주변에 머물며

농축될 수 있다고 한다. 작년 바람이 불지 않은 대기정체 일수는 220일에 달했다 (한국경제 ‘19.4/7).

최근 수도권에서 초미세먼지 고농도발생횟수가 증가한 것은 미연탄화수소의 영향이 크게 작용한 것이 아닌지 강한 의문이 든다.

 

넷째로 국내 LNG발전시의 초미세먼지 발생량산식에 문제가 있는 것은 아닌 지 의문이 든다.

화석연료발전에 의한 초미세먼지 발생은 굴뚝을 통한 배출가스에 섞인

초미세먼지뿐 아니라, 가스상태로 배출되어 주위공기속의 물질과 화학반응을 일으켜 생성되는 2차 초미세먼지로도 많이 생기게 된다.

LNG발전의 경우, 굴뚝에서 배출되는 질소산화물 가스량에 초미세먼지전환계수를 곱하여 초미세먼지 발생추정량을 산정하게 되는데

우리나라 전환계수는 0.079이다. 최연혜 전국회의원 주장에 의하면 EU의 전환계수는 0.68로서

우리나라보다 무려 8.6배나 높다. 우리나라 추정발생량이 실제 발생되는

량보다 아주 낮게 산정되고 있는 것은 아닌지 강한 의심이 든다.

 

○ 향후 전망

앞으로 현재의 에너지전환정책으로 탈원전과 탈석탄을 계속하면 LNG발전은 급격히 늘어나고 날이 갈수록 더욱 심각해 질 것으로 본다.

탈원전만 보더라도 앞으로 2023년부터 본격적으로 감축을 시작하여 지금부터 10년내로 원전10기(용량 8450MW)를 감축하여 300MW용량 LNG발전기 28기를, 20년내로 원전14기(용량 12,450MW)를 감축하여 발전기 42기를 추가 건설하여야 한다.

나머지를 모두 합치면 60여년에 걸쳐 총 96기를 건설하여야 한다.

(자료 3, 원전폐쇄계획 참조)

여기에 탈석탄으로 줄어드는 발전량은 원전보다 더 많아 총용량 34,220MW로 114기가 더 늘어나고 또 총전력수요 증가에 의한 추가분 까지 합치면 엄청

많이 늘어난다고 볼 수 있다. 탈석탄으로 우리나라 전체 평균 초미세먼지 농도는 낮아질지 모르나 앞에서 보았듯이 도시권 특히 서울지역을 중심으로 볼 때

먼 곳에 있는 석탄발전소 폐쇄보다 가까이 있는 LNG발전소가 대폭 늘어나는 것이 더 큰 위협이 될 수 있다고 본다.

우리나라는 언제든지 인근 중국에서 많은 미세먼지가 날아올 수 있는 특수한

환경에 처해 있는 나라다. 다른 나라와 사정이 다르다.

더욱이 앞으로 그 양이 대폭 늘어날 가능성이 있다. 중국이 2~3년내에 464기에 달하는 석탄발전소를 우리와 가까운 동부지역에 집중적으로 지을 계획이다.

무려 우리 석탄발전소 78기의 약 6배다. (한국경제 ’19.3/7)

물론 이를 줄이기 위해 외교적 노력을 최대한 기울여야 되겠지만 그것도 한계가 있을 것이다. 이에 대비하지 않으면 안된다고 본다.

현 정책대로 지속될 경우 위험수위를 넘을 수도 있다고 본다.

 

2. 개선방안

○ 오염물질 배출실태와 초미세먼지급증 원인조사를 위한

     대통령 특별지시 필요

최근 한 언론보도에 의하면 서울도심에 있는 어느 LNG발전소에서 굴뚝에서 공해물질로 보이는 노란색 연기가 배출된다는 민원이 있자 그 원인조사를 하는 과정에서 가스터빈 가동초기의 불완전연소상태에서 유독가스인 일산화탄소가 최대 2000ppm, 초미세먼지의 원인 물질인 미연탄화수소가 최대 7000ppm이 나오는 것으로 밝혀졌다.

그러자 그 조사 보고서를 공표하지 않은채 저감조치도 미루어 온 것으로 보도하였다.

선진국에서는 이들 오염물질을 3ppm 이하로 엄격히 관리하고 있는데도 불구하고 전혀 관리하지 않고 측정조차 하지 않은 것도 놀랍고 더욱이 쉬쉬하고 감추고 있는 것은 더욱 놀랍다.

LNG발전은 거의 매일 끄고 재가동한다고 볼 수도 있고 가동 시작하여 완전 연소까지 약 1시간 반 정도 걸리는 점을 감안하면 그동안 얼마나 많은 유해물질과 초미세먼지를 전혀 데이터에 잡히지 않고 발생시켰는지 모른다.

이는 이 발전소 뿐 아닐 것이다. 전국의 LNG발전소가 다 해당될 수 있는 사항이다. 실태파악이 시급하다 할 것이다.

이렇게 쉬쉬 하는 데는 정치권과 정부의 눈치를 보기 때문으로 여겨진다.

이런 분위기에서는 정확한 실태조사를 하기 어렵고 개선도 불가능하다고 본다. 대통령의 결단이 필요하다고 본다. 대통령의 특별지시로 LNG발전소등 중요 오염물질 배출시설에 대한 전면적인 배출실태와 LNG발전부문이 최근의 초미세먼지 급증현상에 미친 영향등 국내 원인조사가 필요하다고 본다.

이 지시에는 허위보고 시 엄단한다는 내용도 포함되어야 할 것이다.

또 조사에는 LNG발전소의 재가동 시 오염물질배출조사, LNG발전 시 초미세먼지 전환계수(0.079)의 정확성 조사 뿐아니라 발전소 전반적인 실태 조사와 함께 장기 초미세먼지 증가예측현황 및 영향분석자료도 작성토록 한다.

먼저 산업부에서는 연도별, 지역별, 발전소 장기건설계획을 수립하고

환경부에서는 연도별, 지역별, 계절별 향후 늘어날 초미세먼지 예상량을 산출하고 중국발 초미세먼지와 국내 타요인 초미세먼지와 결합 시 예상되는 총초미세먼지의 농도를 예측한다. 이때 모든 자료는 신재생에너지가 제역할을 할 때와 못할 때를 구분하여 작성한다. 제역할을 못할 때는, 예를 들면 비(눈)이 오거나 날씨가 심하게 흐리면서 바람이 불지 않거나 약하게 부는 때와 같이 일기상황이 나빠 발전을 거의 못하는 경우를 말한다.

보건복지부는 국민건강에 미치는 영향을 분석하고 그 결과를 전국민에게 알린다.

조사결과 심각한 위험이 있다면 즉시 정책을 변경하여야 한다고 본다.

또 사전조사와 분석을 함에 있어 관련기관과 개인은 국가재난을 막는다는 각오로, 미래세대에 재난을 물려주는 역사의 죄인이 되어서는 안된다는 각오로 사명감을 가지고 철저히 시행토록 해야 할 것이다.

 

○ 초미세먼지 최소화를 위한 전력운영시스템 구축

지금까지는 발전소 가동순서를 발전단가가 제일 낮은 순부터 하여 경제적 측면을 우선시 하였다면 앞으로는 초미세먼지 등 환경측면을 고려하여 상황에 따라 우선순위를 재설정하여야 한다고 본다.

이를 위해선 우선 각 발전소별로 발전량, 거리 등을 감안하여 도시에 미치는 초미세먼지 영향분석이 되어야 할 것이다.

 

                                                                                                ― 재설정 시 고려사항

 · 중국발 미세먼지가 날아올 수 있는 시기: 사전에 경기, 서울지역발전소 운전을       최소화하여 수도권 농도를 낮춤.

· 미세먼지가 날아올 경우: 가급적 동해안, 남해안지역 발전을늘리고

  경기,  서울지역은 운전정지.

· 평상 시: 특정지역에 농도가 너무 높아지지 않도록 전국 균형관리.

― LNG발전 재가동초기 오염발생 최소화

· 배출가스저감장치 부착 검토, 오염물질 저감을 위한 기술개발.

· 농도 높은 지역 운전정지, 부득이 할 경우 24시간 연속 운전.

 

○ 발전소 신규건설 시 초미세먼지 최소화 추진

앞으로 많은 LNG발전소를 지어야 하는 바, 지금까지는 송전손실, 전력 계통안정 등을 고려하여 전력수요가 많은 수도권에 집중적으로 건설하였다면 앞으로는 환경문제를 고려하여 중국발 초미세먼지와 혼합되지 않을 동해안지역, 남해안지역에서의 건설을 적극 검토하여야 한다고 본다.

 

○ 초미세먼지 발생량 감축을 위해 원전유지정책으로 전환

현 에너지전환정책은 탈원전과 탈석탄을 혼합한 정책이다.

탈원전정책만 볼 때 이는 초미세먼지를 늘리는 정책이라 볼 수 있다.

왜냐면 탈원전으로 줄어드는 원전발전량을 신재생에너지로 전부 대체할 수 있다면 초미세먼지를 늘리는 정책이라 말할 수 없다.

그러나 현실은 불가능하다. 장기간에 걸쳐 많아야 20~30% 수준이다.

나머지 70~80%는 LNG, 석탄 등 화석연료 발전으로 대체할 수 밖에 없다.

이것도 장기간이다. 7~8일 단기간을 기준으로 하면 거의 전부를 화석연료로 대체할 수 밖에 없는 경우가 있을 수 있다.

예를 든다면 날씨가 비(눈)가 오거나 심하게 흐리면서 바람이 불지 않거나 약하게 부는 경우다.

이때는 태양광과 풍력발전이 제 기능을 하지 못하기 때문이다.

독일은 재생에너지를 늘려 예비율을 150%까지 높였으나 2017년 1월 날씨가 흐리고 바람이 없는 날이 계속되자 대규모 정전사태(블랙아웃) 직전까지

간 적이 있다(원자력정책연구원 2017-4호, 독일의 탈원전정책과 시사점, 10p).

7~8일의 단기간에도 엄청난 재앙을 초래할 수 있다.

1952년 영국 런던에서는 5일간의 극심한 스모그현상으로 12,000여명이 사망하였다.

앞으로 많은 원전이 폐쇄되고 도시권에 LNG발전소가 건설될 예정인데 일기상황이 안좋아 대부분 화석연료로 발전하여 도시의 초미세먼지 농도가

높아진 상황에서 많은 중국발 초미세먼지가 유입되어 합쳐질 경우 위험한 상황을 초래할 수도 있다고 본다.

이는 만약 원전사고가 난다면, 규모 7.0이상 지진이 난다면 하는 가상의 문제가 아니다. 시간이 지나면 반드시 다가오는 현실의 문제다.

과연 원전을 포기할 만큼 원전사고의 위험이 심각한가? 냉철히 판단할 시점이라고 본다. 탈원전정책은 초미세먼지 문제뿐 아니다.

우리가 모델로 삼는 독일 스스로도 문제가 많다는 것을 밝히고 있다.

최근 슈피겔지는 신재생에너지분야에 지난 5년간 천문학적인 금액인 1600억 유로(약 209조원) 을 쏟아 부었으나 풍력, 태양광 발전의 비효율로 전력부족상황이 이어지고 있고 전기요금 또한 가정용 요금이 Mwh당 328.8달러(Kwh당 약398원, 한국의 2.8배)로 OECD국가 중 제일 비싼 수준이고 2050년까지 목표달성을 위해 2조~3조4000억 유로(2620조~4455조원)을 추가로 투자하여야만 하여 독일 국민의 불만이 커지고 있다고 하며 “에너지전환사업은 독일 통일만큼이나 값비싼 프로젝트가 되어가고 있다.”고 했다. (조선일보,한국경제 ‘18.5/7).

 

 

3. 기대효과

0 최근의 초미세먼지 급증현상에 대한 근본적인 원인규명으로 실질적

   초미세먼지 감소대책 수립 가능.

0 미래의 초미세먼지 위험상황 예방.

0 발전에 의해 발생되는 초미세먼지에 대해 과학적 관리를 할 수 있는

   토대마련.

 

첨부 : 참고자료 1부

 

참고자료

 

(자료1) 원전 계획예방정비공사 현황 (2018년)

0 안전강화를 위한 계획정비공사로 공사기간 동안 원전정지

- 공사기간 : 4~15 개월

- 공사호기 (단위 : MW)

고리 3호기( 950), 4호기( 950 )

신고리 1호기( 1000 ), 3호기( 1400 )

월성 1호기( 678 ), 4호기( 700 ), 신월성 2호기( 1000 )

한빛 2호기( 950 ), 4호기( 1000 )

한울 1호기( 950 ), 2호기( 950 ), 3호기( 1000 ), 6호기( 1000 )

 

(자료2) 수도권과 비수도권의 LNG발전소 비교

0 서울 주위의 LNG발전소

인천복합 (1462MW), 서인천복합 (1800MW),

신인천복합 (1800MW), 분당 (922MW),

GS파워 ( 안양,부천 열병합 1382MW)

일산열병합 (900MW), 소용량열병합(노원,목동,신정,

마곡,수원,판교,파주,광교,화성,안산,인천공항등)

0 수도권 밖에 있는 LNG발전소

울산복합 (2072MW), 부산복합 (1800MW)

보령복합 (1350MW), 평택복합 (869MW),

군산복합 (718MW) 소용량열병합(다수) 등.

0 발전시설용량만으로 비교할 경우 수도권이 총 8266MW,

비수도권이 총 6809MW으로 수도권이 전체용량의 약 55%를

차지함. (소용량 발전소 제외한 수치)

0 수도권 서쪽에 인천,서인천,신인천복합등 대용량발전소가 있어

서풍,북서풍의 경우 중국발 미세먼지와 혼합되어 유입하는 관계로

잘 드러나지 않은 것으로 여겨짐.

(자료3)

원전 폐쇄 계획
기간 (년)	2017 ~2018	2023 ~2030	2031 ~2040	2041 ~2050	2051 ~2060	2061 ~2070	2071 ~2080	2081 ~2084	계
호기수	2 (폐쇄)	10	4	5	3	0	4	2	30
설비용량(MW)	1,266	8,450	4,000	5,000	3,000	0	5,600	2,800	30,116

 

끝.