이 종 열(쌍용양회공업(주) 기술연구소 소장)
안 광 원(쌍용양회공업(주) 생산관리팀장)
김 원 석(쌍용양회공업(주) 기술연구소 연구원)

1. 서 론

시멘트 산업은 국가의 기반을 구축하는 산업이고 다량의 자원과 에너지를 소비하는 산업으로 환경적인 측면에서 분진, CO2 및 질소산화물(NOx, 이하 NOx) 발생 등 부정적인 측면이 많이 대두되어 왔던 것이 사실이다. 그러나 최근 들어 시멘트 업계의 원가절감에 대한 노력뿐만 아니라 산업부산물을 시멘트 원료나 연료로 자원화 하는 것에 대한 관심의 증가와 부정적 인식이 변화함에 따라 환경에 기여하는 측면이 더 부각되고 있다.

환경부는 2005년도까지 연차적으로 대기보전 특별대책지역 및 대기환경 규제지역을 포함한 전국 1 3종 대기배출사업장에 대하여 먼지, 황산화물 등 7개 오염물질을 24시간 상시 측정할 수 있는 굴뚝 원격 감시 (TMS: Tele-Metering System) 정책을 99년부터 추진하여 왔다. 2002년 3월말 현재 149개 사업장, 397개 굴뚝에 842개의 측정기가 부착되어 측정 자료를 전송 중이며, 전송된 자료는 배출허용기준 초과에 따른 행정처분, 배출부과금 부과 등의 행정자료로 활용되고 있다. 2000년 환경부에서 개정 고시한 "배출가스 자동측정 기기등의 부착대상 사업장 측정항목 및 부착시기"를 살펴보면, 시멘트 제조시설 중 소성시설은 먼지 및 NOx에 2003년 12월까지 TMS 설치 및 2004년 1월 1일부터 가동하도록 되어 있다.

시멘트 산업은 생산 공정 및 품질을 유지하고 향상시키기 위해 고온 단염화 소성이 필수적이기 때문에 불가결하게 NOx 가 발생되는 공정조건을 가지고 있다. 우리나라에는 쌍용양회, 동양시멘트, 한라시멘트, 아세아시멘트, 성신양회, 한일시멘트, 현대시멘트, 고려시멘트, 유니온 시멘트의 9개 시멘트 제조회사가 있으며 총 49기의 시멘트 키른이 설치되어 있다. 시멘트 소성로에 대한 NOx 배출허용 기준은 99년 350ppm (6% O2기준)에서 350ppm (13% O2기준)으로 일부 완화되어 현재 적용되고 있으나 대부분의 업체가 이를 만족시키는데 어려움을 겪고 있다. 하지만 시멘트 업계에서는 NOx 발생 저감을 위해 저 NOx 버너 설치 등 적지 않은 투자를 하여 환경관리에 최선의 노력을 하고 있다. 현 시점에서는 앞에서 언급한 바와 같이 환경 규제 강화 및 2004년 부터 TMS가 본격 가동되기 때문에 NOx를 저감시키기 위해서 인위적인 저감 설비(SCR, SNCR 등)를 설치해야 하는 등의 대책 마련이 시급한 실정이다. 저감설비 설치에는 막대한 투자비와 운영비가 추가적으로 발생되기 때문에 시멘트 원가 상승의 문제로 저감설비 설치도 어려운 상황이다.

따라서 본 고에서는 시멘트 공정에서 발생되는 NOx의 종류과 발생원인을 알아보고, 최근까지의 시멘트 공정에서의 NOx 저감 기술에 대해 살펴보고자 한다.