석탄가스화 복합발전(Integrated coal Gasification Combined Cycle power generation, IGCC)은 발전효율이 높고, 미분탄 화력에서는 단일 성분으로 사용할 수 없는 저회(bottom ash) 융점탄도 단일 성분으로 연소할 수 있기 때문에 이산화탄소 배출량 저감 등에 공헌할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
그리고 IGCC는 석탄 중의 회분을 유해성분이 용출하지 않는 비경질 입자(석탄가스화 슬래그)로서 배출한다. 이 석탄가스화 슬래그는 현재 일본에서 부족한 모래 대체로서 공사재료 등에 유효 이용할 수 있다는 것이 이미 알려져 있지만, 공사재료 이외의 모래 대체재료에의 적용성에 관해서는 아직 충분하게 검토가 이루어지지 않았다.
본 보고서는 바다로 둘러싸인 일본에서 쾌적한 수변환경 및 수산자원을 확보하기 위해 필요한 다양한 해역환경 개선기술 중에서 질이 좋은 막대한 모래를 필요로 하는 굴삭 매립에 주목하여 그 배경과 현황 그리고 해당 자재에 요구되는 기준 등을 정리하였다.
그 결과 국토교통성이 2013년 7월에 제시한 “준설토사 등의 해양투입 및 유효이용에 관한 기술지침(개정안)”의 기준, 즉 ”화학적 특성“에 준하여 계측하는 용출특성 시험이 하나의 평가기준이 된다고 생각되어 전력중앙연구소의 석탄가스화 연구로에서 생성된 석탄가스화 슬래그를 시료로서 용출시험을 수행하고, 해당 기준에서 지정한 성분 중 대부분의 것이 수산청 가이드라인의 기준치 이하(검출하한 이하)의 용출량이라는 것을 나타내었다.
석탄가스화 슬래그를 발생하는 사업자가 주체적으로 관계부처와 지방관계자와의 조정을 추진할 필요가 있으나, 본 보고서가 이러한 작업에 도움을 줄 것으로 기대한다.
(1) 굴삭매립에 대한 현황 및 과제
여러 가지 해역환경 개선에서 굴삭매립은 특히 대량의 모래 자재를 필요로 한다. 굴삭매립은 해저에 남아 있는 공사용 토사의 채취 흔적으로 청조(연안 해수 중의 황화수소가 자외선과 반응하여 파란 띠 모양이 되어 떠돌아다니는 현상) 발생의 원인이 되어, 치바항 등에서 준설토사에 의한 굴삭매립이 시작되었다. 그러나 연간 매립량은 200m3/년에 머물러, 도쿄항에서 그 전체 복원(추정 소요 자재량: 약1억m3)에 수십 년 소요될 것으로 예상하여, 국토교통성 등은 재활용 자재 활용 등의 필요성을 지적하였다.
(2) 석탄가스화 슬래그의 적합성 평가
국토교통성의 최신기술지침(2013년 7월)을 중심으로 국토교통성, 수산성, 환경성 등의 관련자료를 조사하여 다음과 같은 사항을 규명하고 적합성 평가에 필요한 용출시험을 실시하였다.
- 해당 기술지침은 종래의 준설토사에 패각 등 부산물 등을 원료로 하는 재활용 재료를 추가한 “준설토사 등”을 대상으로 재활용 재료에는 “일정한 품질” 등을 요구하고 있으나, 환경 면에서는 “준설토사의 해양투입 처분”의 기준이 참고가 될 것으로 생각된다.
- 앞의 기준에서는 “해양투입 처분하는 준설토사”의 특성을 ① 물리적, ② 화학적, ③ 생화학적 및 생물학적 특성 등 세 가지 측면에서 평가하고 있으며, 석탄가스 슬래그의 경우 해수가 탁해지는 원인이 되는 미립분(점토분, ① 물리적 특성)과 유해식물 플랑크톤(③ 생물학적 특성)을 포함하지 않는 등 사실상 ②의 화학적 특성 검증이 중요하다고 생각된다.
- 앞의 기술지침에 기초하여 전력중앙연구소에서 생성한 석탄가스화로 슬래그의 용출시험을 수행하고, 거의 모두가 기준치 이하라는 것을 확인하였다. 다만 구체적인 기준은 지역에 따라 다를 가능성이 있으므로 배출사업자가 실제 배출 슬래그를 기본으로 공사시공 해역을 관할하는 담당기관에 기준과 적합성을 확인할 필요가 있다.
(그림) 도쿄만의 굴삭 사례와 청조 발생 메커니즘
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