연구성과
연구보고서
보고서명
소규모 사업장의 방지시설 설치 및 IoT를 활용한 방지시설 관리 정책의 성과 및 개선방안
보고서명(영문)Evaluation and Improvement of Policies on Air Pollution Control Facility Installation and IoT-Based Management for Small-Scale Businesses
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국문초록
- 1. 소규모 사업장 관리 정책의 현황 검토 및 진단 필요성
정부는 대기오염의 심각성을 인식하고, 2019년 미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)을 수립하여 국민 건강 보호를 위한 대기질 개선 정책을 추진하였다. 특히 주민 생활권과 밀접하게 위치한 소규모 사업장(4·5종)은 전체 대기배출 사업장의 약 90% 이상을 차지하나, 영세성으로 인해 자체적인 방지시설 투자가 어려워 정책적 지원이 필요한 대상이다.
이에 정부는 소규모 사업장의 대기오염물질 배출 관리 강화를 위해 방지시설 설치지원(총사업비의 90%, 국비·지방비 각 50% 분담)과 IoT 측정기기 의무부착제도(2022년 시행령 개정)를 추진하였다. 미세먼지 관리 종합계획 중 산업부문 예산의 약 86%가 해당 과제에 투입된 만큼, 정책 성과에 대한 종합적 평가와 지속 관리방안 마련이 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 소규모 사업장의 방지시설 설치 및 사물인터넷(IoT) 지원 정책의 성과를 분석하고, 이해관계자 의견수렴 및 해외사례 조사를 통해 문제점을 파악하고, 개선방안을 제시하고자 하였다.
2. 방지시설 설치 및 사물인터넷(IoT) 지원 정책 성과 분석 및 이해관계자 의견수렴
2.1 방지시설 설치 지원을 통한 오염물질 저감률 분석
방지시설 및 IoT 설치 사업장을 대상으로 방지시설 설치(교체) 전후의 대기오염물질 저감률을 분석하였다. 물질별로 살펴보면, NOx는 SCR 등 촉매 기반 설비에서 약 56~68%의 저감률을 보였으며, SCR은 표본 수가 제한적임에도 불구하고 고효율 저감 설비의 특성이 확인되었다. SOx는 흡수 방식 설비에서 약 62% 정도의 비교적 안정적인 저감률을 나타냈다. TSP는 여과집진 및 전기집진 설비에서 각 67%, 73%로 높은 저감효율을 보였으며, 특히 여과집진설비는 표본 수가 많아 결과의 안정성이 높았다. THC는 RCO·RTO 등 산화 기반 설비에서 와 흡착 설비에서 63~78%의 저감률을 보여, VOCs 처리를 위한 설비의 기술적 특성이 잘 반영된 결과로 나타났다. 또한 방지시설 설치 이후 저감 효과의 지속성과 변화 양상을 확인하기 위해, 설치 당해 연도(0년 차)를 기준으로 연차별(0~5년 차) 저감률 추이를 분석하였다. 그 결과, 표본 수가 가장 많은 여과집진설비의 TSP 저감효율은 설치 직후부터 3년 차까지 점진적으로 증가한 이후 일부 변동이 나타났으나, 전반적으로 장기 운전 시에도 안정적인 집진 성능이 유지되는 경향을 보였다.
2.2 비용-효과 분석
방지시설 및 IoT 설치 지원 사업을 통한 대기오염물질 저감 효과와 예산 집행액 자료를 바탕으로 정책의 비용-효과 분석을 수행하였다. 소규모 방지시설 설치지원사업을 통해 10억 원당 TSP 80.5톤, SOx 8.2톤, NOx 11.3톤, THC 317.1톤이 감축되는 것으로 나타났다. 먼지(TSP)는 여과·원심력 등 물리적 포집 방식이 가장 효율적이며, 비금속 광물제품 제조업 등 분진 중심 공정에서 비용 효율이 특히 높았다. 가스상 오염물질(SOx·NOx·THC)은 RTO·RCO·SCR RTO(Regenerative Thermal Oxidizer, 축열식 열산화장치), RCO(Regenerative Catalytic Oxidizer, 축열식 촉매산화장치), SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매환원).
등 연소·촉매 기반 기술에서 높은 저감 효율을 보였다. 특히 THC 관련해서는 RTO(717.0톤/10억 원)가 압도적으로 높은 효율을 보였고 VOC 다량 배출 산업(인쇄·고무·플라스틱·화학 등)에서 우수한 성능을 보였다.
다만 본 연구의 비용-효과 분석은 설치비를 기준으로 산정되어 유지관리비가 반영되지 않은 한계가 있다. 활성탄 흡착시설, 촉매반응 설비(RCO·SCR) 등 소모품 교체 및 에너지 사용 부담이 큰 방지시설은 실제 비용-효과성이 본 분석 결과보다 낮을 수 있으며, 특히 소규모 사업장의 경우 규모의 경제 제약으로 유지관리비 비율이 더 높아질 가능성이 있다. 또한 IoT 기기 설치에 따른 업무 효율성 제고 등 정성적 효과가 분석에 포함되지 못했다. 그럼에도 본 연구는 개별 사업 건별 실제 집행 데이터를 활용하여 비용과 감축량을 직접 연계한 정량적 평가를 수행함으로써, 오염물질별·방지시설별·업종별 맞춤형 기술 선택과 예산 우선순위 설정을 위한 기초자료를 제공했다는 의의가 있다.
2.3 이해관계자 의견수렴
소규모 사업장 관리 현황과 그린링크 운영의 문제점을 다각적으로 진단하기 위해 정책입안자, 유관기관 담당자, 전문가, 그리고 그린링크 사용자인 환경기술인을 대상으로 인터뷰를 수행하였다.
심층 인터뷰 결과, 행정시스템 간 연계 및 정보 통합관리의 어려움, 사업장 가동정보 수집의 한계, 사업장 행정 부담 경감 필요성 등이 주요 문제점으로 도출되었다. 특히 그린링크, 측정인 시스템, 지자체 인허가 시스템, SEMS 등이 개별적으로 운영되면서 시스템 간 데이터 연계가 제한되어 통합적인 관리와 분석이 어려운 것으로 나타났다.
그린링크 사용자 설문조사 결과, 입력 항목 설명 부족, 복잡한 화면 구성 등이 주요 애로사항으로 지적되었다. 한편, 모바일 앱 개발, 소모품 교체 주기 자동 안내, AI 기반 통합 대시보드 서비스 등 시스템 개선에 대한 요구가 높게 나타났다.
3. 해외사례 검토
3.1 주요국 소규모 사업장 지원 정책 비교
미국, 유럽, 아시아 등 주요국의 소규모 사업장 지원 정책을 조사하였으며, 그 특징은 다음과 같다.
첫째, 중소기업의 녹색전환을 위한 금융접근성 강화가 공통된 핵심 수단으로 활용되고 있다. 영국·프랑스·독일은 보조금과 융자를 결합한 금융 패키지를 통해 중소기업의 환경투자를 지원하고 있다. 일본은 무이자 대부 및 장기 대출을 제공하고 있으며, 태국·베트남·필리핀은 맞춤형 녹색 금융 상품 및 BCG(Bio-Circular-Green Economy) 대출 프로그램을 운영하고 있다.
둘째, 기술지원과 금융지원을 연계한 융합형 모델이 확대되고 있다. 영국은 에너지 진단과 보조금(BEAS: Business Energy Advice Service)을 결합한 프로그램을 운영하며, 독일은 독일부흥은행(KfW: Kreditanstalt fur Wiederaufbau) 금융과 산업 컨설팅을 연계하여 지원하고 있다. 프랑스는 환경·에너지관리청(ADEME: Agence de l’Environnement et de la Maitrise de l’Energie)의 보조금과 기술지원을 병행 제공함으로써 중소기업의 실질적인 환경개선을 도모하고 있다.
셋째, 지방정부 또는 중간지원기관을 활용한 분산형 지원 구조가 특징적이다. 미국은 주(州) 정부 산하 연구소 및 센터를 중심으로 지원체계를 구축하였으며, 일본은 광역지자체 중소기업지원센터가 설비지금을 직접 운영하고 있다. 유럽연합(EU)는 기업 네트워크(EEN, Enterprise Europe Network) 및 산업협회와의 연계를 통해 현장 밀착형 지원을 실현하고 있다.
넷째, 성과 기반 조건부 지원과 지속가능성 정보 표준화가 확대되고 있다. EU와 프랑스는 지속가능성 정보 표준화[중소기업(SME) 금융표준]를 추진하고 있으며, 태국과 영국은 지속가능성 목표 및 탄소중립 이행 조건을 연계한 지원체계를 운영하고 있다. EU의 환경금융지원제도인 LIFE L’Instrument Financier pour l’Environnement.
프로그램과 프랑스의 미래투자계획(PIA: Programme d'Investissements d'Avenir)는 성과 목표 기반의 프로젝트 보조금 방식을 채택하여 지원 효과성을 제고하고 있다.
3.2 사업장 대기오염물질 배출 모니터링 관련 해외 동향
사업장의 대기오염물질 배출을 모니터링하는 방식은 크게 연속 측정 기반과 예측 기반의 두 가지로 구분할 수 있다. 먼저 연속 배출 모니터링 시스템(CEMS: Continuous Emission Monitoring System)은 가스 분석기 등의 측정장비를 활용하여 대기오염물질의 배출 농도나 배출률을 실시간으로 연속 측정하는 시스템이다. 이는 우리나라의 TMS(Tele-Monitoring System)와 유사한 개념이다.
미국은 PEMS의 제도화(PS-16)를 통해 공정변수 기반의 예측형 모니터링을 규제 수단으로 활용할 수 있는 법적 기반을 마련하였다. 연료유량, 온도 등 공정변수를 입력값으로 활용하여 대기오염물질의 배출 농도와 배출률을 예측하고, 이를 규제 준수 감시 및 보고에 공식적으로 활용할 수 있도록 허용하고 있다.
EU는 기술표준을 기반으로 연속 배출 모니터링 체계를 구축하고 있으며, 중앙 집중형 데이터 관리시스템을 통해 회원국의 사업장 배출 정보를 통합적으로 관리하고 있다. 특히 2015년 중소형 연소시설지침(MCPD) 제정을 통해 1~50MW급 중소형 설비까지 관리 범위를 확대하였다. 다만, 배출 측정에 있어서는 직접 측정을 원칙으로 하고 있으며, PEMS와 같은 모델링 기반의 배출량 예측 활용에 대해서는 제한적인 입장을 취하고 있다. 즉, EU는 미국과 비교할 때 실측 데이터를 우선시하는 보수적 접근을 유지하고 있다.
중국은 대형 배출원을 대상으로 직접적 배출 측정과 원격 데이터 전송 표준을 적용하여 24시간 온라인 전송 및 감시 체계를 상시 운영하고 있다. 최근에는 비대면 단속 강화를 위해 관리 범위를 중소사업장까지 확대하고 있으며, 전류·전압·전력 등 전력 모니터링 지침을 통해 방지시설 가동 여부를 원격으로 확인하는 방식을 추진 중이다.
종합하면, 미국은 공정변수 기반 예측(PEMS)을 규제 수단으로 제도화하였으며, EU와 중국은 직접 측정 및 운영정보 수집 중심의 관리 체계 속에서 PEMS를 보조적 수단이나 연구·도입 단계로 활용하고 있다.
4. 개선방안
이해관계자 인터뷰 및 해외사례 분석을 통해 소규모 사업장 관리의 문제점을 검토하고 다음과 같은 개선 방안을 제시하였다. 첫째, 입력 자료의 표준화가 필요하다. 현재 소규모 사업장 관리를 위한 다양한 자료가 생성되고 있으나, 시스템별 입력 방식이 상이하여 효율적인 자료 연계가 제한되고 있다.
둘째, 시스템 간 연계를 통한 자료 활용도 제고가 필요하다. 그린링크, 측정인, 지자체 인허가 시스템, SEMS 등 관련 시스템이 개별적으로 운영되면서 통합적인 관리 및 분석이 제한되고 있어, 이들 시스템 간의 데이터 연계가 체계적으로 이루어진다면 사업장 지원 정책의 효과성 분석을 비롯한 다양한 분석 및 연구가 가능해질 것으로 기대된다.
셋째, IoT 측정 자료를 활용한 대기오염물질 배출량의 산정 고도화가 필요하다. 미국 PEMS 사례와 같이 IoT 측정 데이터를 활용하여 대기오염물질의 배출량을 역산정하고 이를 통한 사업장 관리가 가능할 것으로 판단된다. 다만, 현재 IoT 장비로 수집되는 데이터는 공정변수보다는 시설 및 장비의 운영 여부에 초점이 맞춰져 있으므로 이에 대한 검토가 필요하다. 단기적으로는 배출계수 기반의 산정 방식을 유지하면서 일부 과정에 AI를 보조적으로 활용하는 방안을 검토하고, 중장기적으로는 AI 기반의 배출량 예측 모델로 점진적으로 전환하는 단계적 접근이 필요하다. 다만, IoT 데이터를 활용한 배출량 산정은 아직 기초 연구 단계에 있으므로, 우리나라 사업장의 특성에 맞는 맞춤형 적용을 위해서는 다양한 업종 및 시설 유형에 대한 실증 연구가 충분히 축적되어야 할 것이다.
이러한 개선 방안을 바탕으로 소규모 사업장 관리를 위한 정책 목표와 이를 달성하기 위한 세부 이행 계획을 다음과 같이 정리하였다.
5. 연구의 한계
본 연구는 다음과 같은 한계를 가진다. 우선, 배출량 산정 시 사업장별 실제 가동시간 자료 확보가 어려워 가동시간을 동일하게 적용하였다. 이로 인해 사업장별 실제 배출량과 차이가 발생할 수 있어, 비용효과 분석의 불확실성이 크다. 그리고 IoT 기기 설치에 따른 업무 효율화 효과를 정량적으로 산출하는 데 한계가 있다. 이는 미세먼지 관리 종합계획 시행 시기에 사업장 감시·감독 강화 정책이 동시에 추진되어, IoT 기기 설치 효과를 다른 정책 효과와 분리하기 어려웠기 때문이다. 향후 IoT 및 자가측정 데이터가 지속적으로 축적된다면 보다 정밀한 분석이 가능할 것으로 기대된다.