주유소에서 배출되는 VOCs는 2010년 국내 총 VOCs 배출량 866.4 kt의 2.9%(25.1 kt) 밖에 해당되는 않지만 국내 대부분의 주유소가 도심지 주거지역과 근접하여 위치하고 있어 도시민들에게 미치는 오염 체감도가 비교적 큰 VOCs 배출원으로 평가받고 있다. 실제로 소규모 VOCs 배출원중 가장 강력한 규제를 적용받고 있는데, 2008년부터 대기보전특별대책지역과 대기환경규제지역 내에 위치하고 연간 휘발유 판매량이 300 ㎥이상인 주유소는 Stage Ⅱ VRS를 의무적으로 설치하여야 하며, 나아가 관리지역 외의 주유소에 대해서도 VOCs 회수설비를 설치하도록 하는 확대 법안을 준비 중에 있다. 확대 법안이 시행될 경우 2030년 까지 총 2,200억원의 초기 투자비용과 관리비용이 추가로 소요될 것으로 예측되었다.
본 연구에서는 현행 주유소 VOCs 관리정책에 따른 VOCs 저감효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 VOCs 관리가 이루어지고 있는 주유소를 대상으로 Stage Ⅱ VRS 저감효율 평가, 대기 중 오염물질 농도 저감효과 분석, PV/V와 숨구멍밸브의 VOCs 재배출 평가 등의 다양한 현장 평가를 수행하였다. 이를 통해 주유소 VOCs 관리현황의 문제점을 파악하고, 국외 주유소 VOCs 관리기술 및 관리사례 고찰을 통하여 현행 관리제도의 문제점을 개선하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 또한 주유소 VOCs 관리제도 확대가 시급한 시도별 우선순위를 평가하고, 확대 시행시 가장 합리적이고 효과적인 VOCs 관리정책 시나리오를 제시하고자 한다.
주유소 VOCs 관리제도의 실효성 분석을 위한 현장 실험결과로 첫째, Stage Ⅱ VRS 정상 가동시 자동차에 휘발유을 주유하는 과정에서 배출되는 VOCs의 평균 회수효율는 81%인 것으로 평가되었다. 둘째, Stage Ⅱ VRS 정상 가동에 따라 사무실 내부와 주유기 주변지점 및 도로와 인접한 부지경계에서의 대기 중 THC 농도는 평균 49.5%, 74.2%, 81.8%, 48.7% 감소하였으며, BTEX 농도는 사무실에서 12-66%, 주유소 내부지점에서는 78-89%, 부지경계에서 9-72% 감소하였다. 셋째로, 통기관 PV/V의 압력모니터링을 통해 PV/V의 비정상작동에 따라 회수된 VOCs가 대기 중으로 배출될 수 있음을 확인하였으며, 숨구멍밸브의 임의개방시 저장탱크의 회수된 VOCs가 대기 중으로 순식간에 재배출됨을 확인하였다. 마지막으로 Stage Ⅱ VRS를 가동하였을 경우 숨구멍밸브를 개방한 상태에서의 VOCs 배출량은 216-2,322(1,270) ㎎/min(THC로써)인 것으로 평가되었으며, benzene을 포함한 다양한 VOCs가 배출되었다.
현장 실증 평가를 통해 도출된 현행 주유소 VOCs 관리제도의 문제점을 해결하기 위해서 첫째, StageⅠ, Ⅱ VRS의 실효성을 담보하기 위하여 숨구멍밸브를 개방하지 않고도 실시간으로 유류 저장량을 확인할 수 있는 밀폐식 탱크레벨게이지(TLG) 설치를 장려하고 통기관 압력진공벤트밸브(PV/V) 인증 및 관리제도를 조속히 마련하여야 한다. 둘째, 주유소 근무자들이 Stage Ⅱ 회수설비를 적절하게 유지관리 할 수 있도록 유지관리 매뉴얼을 제작·배포하고, 주기적인 운영관리 교육 세미나 등을 개최하여 근무자들의 관리의식 및 능력을 함양할 수 있도록 하여야 하며, Stage Ⅱ 관리기술이 부족한 주유소에 대해서 유증기 누출여부 점검 및 Stage Ⅱ 관리방법을 전수하여 운영효율 개선을 도모할 수 있도록 하는 정부차원의 기술지원 제도를 마련하는 등, 정부차원의 종합관리 대책을 마련하여야 한다. 셋째, Stage Ⅱ 회수효율을 담보할 수 있는 자가진단 시스템 도입이 요구되며 이를 위하여 한국형 자가진단 시스템 설치·인증기준 마련 및 국산화를 통한 설치비용을 낮추는 노력이 요구된다. 또한 업계 부담을 최소화하기 위하여 연간 판매량에 따라 적용 시기를 달리하되 조건별 경제성 평가를 실시하여 최적 적용 시나리오를 도출하고, 충분한 시범운영을 통하여 문제점을 사전에 보완한 후에 실시하는 것이 바람직하다.
향후 주유소 VOCs 관리지역 확대가 필요한 도시를 평가한 결과, 인구 50만 이상 대도시(용인시, 대전시, 광주시, 천안시, 청주시, 전주시, 화성시, 울산시, 창원시, 포항시)를 우선적으로 관리하여야 하는 것으로 분석되었다. 확대 예상 지역 내의 주유소는 약 2,288개소이며, 이중 휘발유 판매량이 연간 300 ㎥ 이상인 1,833개소의 주유소에 Stage I, Ⅱ VRS를 설치하여야 한다고 가정하면, 2030년까지 약 2,200억원의 초기투자 및 관리비용이 소요될 것으로 예측되었다.
2008년 Stage Ⅱ VRS 제도가 시행된 이후 7년이 지난 2014년 까지의 경제성 분석을 수행한 결과, B/C 비율은 1.77으로 평가되었으며, 연평균 편익의 현재가치에서 연평균 비용의 현재가치를 뺀 순현재가치는 712억원으로 평가되어, Stage Ⅱ VRS 제도는 경제성이 있는 것으로 평가되었다.
2030년까지의 중장기 주유소 VOCs 최적 관리방안을 마련하기 위하여 4가지 시나리오를 가정하여 VOCs 저감효과 및 경제성 분석을 실시하였다. 4가지의 시나리오는 현행 관리 방식을 그대로 유지하면서 인구 50만 이상 대도시에 StageⅠ, Stage Ⅱ VRS를 확대하는 방안(시나리오 A), 현행 관리 방식에서 실효성을 담보할 수 있는 ISD를 포함시켜 확대 추진하는 방안(시나리오 B), 확대계획을 폐지하고, 현행 StageⅠ, Stage Ⅱ VRS 제도를 유지하되 ORVR 제도를 단계적으로 도입하는 방안(시나리오 C), 시나리오 A 방안에 추가적으로 ORVR을 단계적으로 도입하는 방안(시나리오 D)이다. 가장 이상적인 주유소 VOCs 관리정책은 현행 관리 방식을 그대로 유지하며 50만 이상 대도시의 주유소에 Stage I, II VRS를 확대하는 시나리오 A인 것으로 평가되었다. 시나리오 A의 경우 B/C 비율이 2.39로 가장 높았으며, VOCs 톤당 저감 소요 비용도 109만원으로 가장 낮게 평가되었기 때문이다. 다만 경제성 분석을 위하여 고려된 다양한 조건변수들은 향후 상황에 따라 변경될 수 있기 때문에 주기적으로 수정된 조건변수들을 적용하여 재평가되어야 한다. 또한 VOCs 환경피해비용이 좀 더 현실적으로 고려되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 주유소에서 배출되는 VOCs를 저감하기 위해 시행중인 국내 환경정책의 실효성을 평가한 것으로, 본 연구에서 제시한 VOCs 관리현황 평가 및 관리방안 도출을 위한 절차와 결과들이 향후 VOCs 관리방안, 특히 주유소의 VOCs 관리정책을 계획하고 시행하는데 있어 활용될 수 있을 것으로 기대된다.