[공학저널 김하늬 기자] 국내 환경플랜트 인프라는 지난 30여 년간 구축을 완료했지만, 1인당 GDP 상승, 생활양식 변화, 정부 정책 변화 등에 따라 폐기물의 종류가 다양해지면서 기존 설비의 운전 및 유지보수 관리의 효율성이 저하되고 있다. 환경플랜트의 전주기 수명은 20~30년 정도 유지될 수 있으나, 최근 폐기물 성상의 변화로 인해 운영 방식과 유지보수의 한계가 드러나고 있다. 특히, 설비 생애주기 관리(PLM) 관점에서 운영데이터의 체계적인 분석과 진단 자료가 부족해 효율적인 보수와 관리에 어려움이 있는 상황이다.
이에 따라 폐기물 에너지화와 환경플랜트 운영 관리에 IT 기술을 적용해 효율성을 극대화하는 기술이 주목받고 있으며, 관련 시장 역시 확대될 것으로 전망되고 있다. 동남아시아를 중심으로 폭발적인 시장 확대와 수요 증가가 기대되는 가운데, 한국이 보유한 완성된 기술과 실적을 기반으로 단순 플랜트 건설을 넘어 운영·유지관리 중심의 투자와 확장이 이뤄지고 있다.
이러한 상황에서 ㈜엔이씨파워는 쓰레기 소각장 플랜트 기술을 기반으로 한 다양한 솔루션을 개발해 온실가스 감축과 에너지 효율 극대화를 실현하며 주목받고 있다. 특히 기존의 하드웨어에 환경소프트웨어 IT 기술을 접목해 스마트(Smart) 융합 환경 컨설팅을 추구했다는 점에서 차별화를 모색 중이다.
엔이씨파워는 소각로 연소실 내에서 최적의 연소조건(3T: 시간, 온도, 난류)을 유지하기 위해 2차 연소 공기 공급 유속 자동조절 장치를 개발했다. 이 시스템은 2차 연소 공기 공급 노즐에 전동밸브를 설치하고, 송풍기 메인 댐퍼 전단에 유량계를 적용해 연소실 내 공기 공급 속도를 자동 조절하는 방식이다. 이를 통해 소각로 출구 온도와 연동된 반자동(Semi-Auto) 운전이 가능하며, ICT 기반의 운전 지원 시스템을 구축할 수 있다.
엔이씨파워 심재용 대표이사(사진)는 “기술이 적용될 경우 2차 연소 공기의 유속을 항상 일정한 제트기류(50m/sec 이상)로 유지해 연소실 내 국부과열을 방지하고 완전연소를 유도함으로써 연소효율이 증대된다”며 “다양한 종류와 발열량을 가진 폐기물을 연소할 때도 적정 출구 온도(900~1,000℃)를 유지할 수 있으며, 2차 연소 공기 공급 노즐에 전동밸브 및 Sol 밸브를 적용해 운전원의 피로도를 줄이는 효과도 기대할 수 있다”고 설명했다.
이를 바탕으로 엔이씨파워가 사업권을 확보하고 있는 춘천 폐자원 ‘Eco VISION CENTER’에 친환경 수소생산시설을 구축하는 사업을 추진하고 있다. 해당 시설은 동일 부지 내에서 반입된 폐자원을 일차적으로 선별·분리한 후, 2차로 광학선별장치를 활용해 PET, PP, PE, PS 등의 자원을 기계적으로 선별해 판매한다. 잔재물인 폐비닐 등은 굴뚝이 없는 고온 열분해 과정을 통해 친환경 수소를 생산하는 방식으로, 이 과정에서 이산화탄소(CO₂) 배출 저감 효과를 극대화할 수 있다.
이와 함께 엔이씨파워는 국내 및 해외 최초 소각발전시설의 스마트 운전 효율화 통합환경관리시스템(epRASIM)을 개발해, 폐기물 소각 과정의 최적화를 도모하고 있다. 이 시스템은 초당 100만 개 이상의 대용량 운전데이터를 실시간으로 모니터링하며, AI 솔루션과 연계해 24시간 성능진단 및 분석이 가능하다. 이를 통해 운영자, 관리자, 정부·지자체 담당자 및 지역주민에게 피드백을 제공함으로써 운영 효율성을 향상하고 온실가스 감축에 기여하고 있다.
또한, 엔이씨파워는 저발열량부터 고발열량까지 적용이 가능한 기존 1, 2차 연소실 스토카 방식에서 3차 연소실이 추가된 선회류 연소 스토카 방식을 개발했다. 폐기물의 연소속도가 서로 다른 점을 고려해 후연소(3차 연소실)를 추가함으로써 100% 완전연소(3T)를 달성할 수 있도록 설계했다. 또한, 2차 연소실은 사각형으로, 3차 연소실을 원형 구조로 설계해 미연 가스가 자연스럽게 선회류를 형성하도록 했으며. 소각시설 종합조정실(HMI) 내 저장돼있는 운영 빅데이터를 실시간 분석 및 진단해 소각운전 최적화 관리가 가능한 한국형 스마트 폐기물 소각발전시설이라는 새로운 개념을 도입했다.
이러한 기술을 바탕으로 엔이씨파워는 국내 최초 2023년 과학기술정보통신부에서 발주한 ‘생활폐기물 소각시설 운영 지능화를 통한 탄소중립 이행기반 구축 프로젝트(금산군 생활폐기물 소각발전시설 30톤/일 : epRASIM 적용)’를 수주해 2024년에 준공했다. 해외 시장에서도 23개국 특허등록을 완료했고, 2021년에는 국토부 ‘베트남 바이오매스 플랜트 실증기술 개발(260억 원, 50t/일, 3MW)’ 국가과제에 선정됐으며, 2023년에는 인도네시아 수도 이전 신도시 누산타라(IKN) 폐기물 발전시설(30t/일 × 2기, 500KW) EPC 사업을 국내 최초로 수주해 2024년 준공 예정이다.
아세안(ASEAN) 국가들의 관심도 높아, 2025년 브루나이 정부 국제 세미나 발표 요청을 받았으며, 말레이시아·베트남·캄보디아 등에서도 기술 협력 요청이 이어지는 등 글로벌 시장에서의 입지를 강화하고 있다.
이에 힘입어 최근 엔이씨파워는 고등기술연구원(K-BEST 연구단)과 협력해 국토교통부 주관 ‘베트남 TTC 그룹 내 한국형 바이오매스 보일러 및 발전설비 실증기술 개발사업(3MW/HR)’에 참여하고 있다. 이 사업은 2021년부터 2026년까지 총 260억 원 규모의 연구비가 투입되며, 베트남의 바이오매스 특성과 수요에 맞춘 맞춤형 미활용 재생 연료 플랜트 구축을 목표로 한다.
2020년에는 환경기술원의 국가과제인 ‘중소환경기업 사업화 상용화 지원사업’에서 ICT 기반 소각발전시설 스마트 운전 효율화 시스템(epRASIM)을 성공적으로 수행했으며, 소프트웨어 최고등급인 GS 인증을 획득하기도 했다. 이러한 성과를 인정받아 고등기술연구원이 epRASIM의 기술력과 효용성을 높이 평가하며 사업참여를 제안했다.
이 사업의 핵심은 한국형 전주기 실증 플랫폼 구축으로, △미활용 재생 연료 플랜트 모듈 성능 최적화 △데이터 기반 플랜트 생애주기 및 에너지 최적화 시스템 개발 △수요처 부하 변동에 따른 증기터빈 최적 운영 기술개발 △지능형 운전 가이던스 시스템 구축 등을 포함한다.
현재 엔이씨파워는 국내외 폐기물 소각발전시설의 운영 효율화와 스마트 환경관리 시스템 도입을 추진하고 있다.
국내에서는 400여 개 소각시설 중 생활폐기물 소각시설(200여 곳)의 고발열 폐기물(3,500~4,000kcal/kg)로 인한 시설 노후화 문제를 해결하기 위해 독일 Lawi사의 배기가스 순환 연소 시스템(FGRCom50)과 자사의 epRASIM 기술을 융합해 공동으로 사업진행을 위한 업무협약서를 체결했다.
해외에서는 2024년 인도네시아 신수도(IKN) 소각발전시설 준공실적을 바탕으로, 2025년 인도네시아 15개 지방 도시의 스마트 소각발전시설 EPC 사업을 추진한다. 또한, 2024년 9월 인도네시아 국립연구혁신청(BRIN)과 WtE 및 epRASIM 도입 MOU를 체결하고, 타당성 조사 및 정책컨설팅을 진행할 예정이다. 이를 기반으로 브루나이, 말레이시아, 베트남, 캄보디아 등 아세안 시장으로 사업을 확대할 예정이다.
심 대표는 “epRASIM을 소각발전시설 외에도 환경플랜트 전반에 인공지능(AI)시스템을 추가해 스마트 통합환경관리시스템을 구축할 수 있는 인프라 시스템을 연구하고 있다”며 “이미 환경 인프라가 구축된 국내에서 발생하는 운영 빅데이터를 실시간 분석 진단해 아직 환경 인프라 구축이 미미한 아세안국가들에서 신규로 설치되는 환경 인프라에 적용할 수 있도록 할 것”이라고 전했다.
