환경기초시설 지하화 현황과 사회적 투자수익률 분석: 소각시설을 중심으로

1. 지하화 현황조사

환경기초시설의 지하화 현황은 폐기물처리시설과 하수처리시설로 국한하여 설정하였다. 폐기물 처리시설은 한국환경공단(2022b)의 『2022년도 폐기물처리사업 및 처리시설 설치･운영 실태평가 결과 보고서』에 집계되어 있는 시설 중 소각시설, 생활자원회수센터, 음식물류폐기물 자원화시설을 대상으로 하였다. 하수처리시설은 한국환경공단(2020a)의 『공공하수처리시설 현황』에 등록된 공공하수처리시설(시설용량 30,000㎥ 이상)을 대상으로 하였다.

관계자 인터뷰를 통해 각 시설의 지하화 여부를 조사하였고, 파악된 지하화 시설을 중심으로 문헌조사를 통해 시설유형, 부지면적, 공사비, 지하화 목적 및 효과를 분석하였다.

2. 사회적 투자수익률(SROI) 분석

환경기초시설의 지하화는 사업성의 타당성을 검토하는 단계에서 경제적인 측면만 고려한다면 경제성이 낮아 시행이 어렵다. 지하화를 통하여 상부 부지에 공원, 문화센터 등을 설치하여 얻어지는 사회적 가치에 대해서 경제적 가치를 측정하기 어려운 문제가 존재하기 때문이다. 따라서 사업 추진의 타당성 확보를 위해서는 사회적 가치를 측정하는 방법을 사용하였으며, 대안별 비교가 가능한 SROI 분석법(Nicholls, Lawlor, Neitzert and Goodspeed, 2009)을 활용하였다. SROI 분석법은 주로 사회적기업의 성과분석에서 주로 사용하는 분석법으로, 환경 분야에서는 물환경 인프라시설의 투자방향을 결정할 때 사용한 연구(류재나･강형식, 2016)가 존재한다.

SROI 분석법은 사회적 가치를 정량화하여 투자의 사회적 영향을 평가하는 방법론으로 사회적･환경적･경제적 영향을 모두 고려하여 투자의 총체적 가치를 평가한다. 이를 위해 프로젝트 또는 정책으로 인해 발생하는 긍정적 및 부정적 결과를 정량화하고, 이를 통해 투자의 가치와 효과를 측정한다. SROI는 <식 1>, < 식 2>와 같은 방법으로 계산하며(Nicholls et al, 2009), 현재가치와 투입물의 가치는 미래 예측, 순편익의 현재 가치 산출, 민감도 분석, 편익발생 기간 등을 검토하여 계산할 수 있다.

미래 예측은 미래에 달성할 수 있는 모든 결과물의 가치를 예측하는 것을 의미하며, 얻을 수 있는 모든 사회적/실질적 이득을 합한 것을 의미한다. 순편익의 현재 가치는 편익의 현재가치에서 투자량을 제하여 산출한다. 민감도 분석은 여러 요인의 가치를 포함하여 시간에 따른 투입물의 가치 변화를 검토하는 것을 의미하며, 회수기간은 투자금액을 회수하는 데 소요되는 시간을 의미한다. 본 연구에서는 소각시설의 설치를 중점 사안으로 두고 SROI 분석을 진행하였기 때문에 편익발생기간은 소각시설의 평균 내구연한인 15년으로 고려하였다.

SROI 분석의 대상인 A시의 자원회수시설은 2000년부터 가동 중이며, 내구연한 15년을 초과하였고, 내부에 기계장치 및 조작은 부식 등으로 노후하여 시설개선이 필요하다. 또한, 인근 주변이 대규모 신도시로 지정되어 기존의 시설로 인해 민원 등이 야기 될 것으로 예상된다. 즉, 시설의 노후화, 민원 발생 등과 같은 문제점을 해결하기 위한 대책이 요구된다.

A시는 기존 처리시설 부지에 시설을 확장, 다른 지역으로 이전하여 시설을 설치하는 두 가지 방안을 고려하고 있으며, 이에 따라 각 방안별 비용-편익 항목을 분석하여 <표 1>에 나타냈다.

<표 1>

A시 환경기초시설 재투자 문제 비용･편익 항목

기존 소각장 부지에 환경기초시설을 확장하는 방안 1은 다른 방안들에 비해 처리시설 건설비가 적을 것이다. 하지만 다른 방안에 비해 민원이 발생할 확률이 높고, 상부 부지를 활용하지 못한다는 단점이 존재한다. 새로운 부지에 지하화 설치하는 방안 2의 경우, 토지 매입 비용과 지하화 공사비가 발생하나, 공사 완료 후 토지 판매수익을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 상부 부지를 지역주민들을 위한 생태체육공원의 형태로 활용한다고 가정하였으며, 방안 1과 2을 비교하여 SROI를 계산하였다.

SROI 분석을 위해 필요한 여러 비용-편익 항목들과 계산 방법은 <표 2>에 나타냈고, 각 계산 방법별로 사용되는 인자는 다음과 같다. 투자 비용은 크게 시설공사비, 운영비, 대보수비, 지하화 공사비와 공원 조성비로 나뉜다. 공사비의 경우 환경부(2023)의 『2023 폐기물처리시설 국고보조금 업무처리지침』에 따라 소각시설 설치비용 표준단가 4.98억원/톤을 적용하여 계산하였다. 운영비는 평균 소각시설 내구연한 15년간 시설을 가동률 102.6%(한국환경공단, 2023)로 가동하면서 전력 이용유무 관련 더미변수 D가 0이라고 가정하여 계산(최성원･김지훈, 2018)하였다. 지하화 공사비는 SROI 분석을 통해 계산하였고, 계산을 위해 ‘x’라고 가정하였다. 대보수비는 소각시설 대보수비용 표준단가 3.63억원/톤을 적용하여 계산하였고(환경부, 2023) 환경･사회적 비용의 갈등비용은 운영비에 포함된다고 가정하였다. 공원 조성비의 경우 대구광역시 수성구(2019)의 『폐기물처리시설 부지 소요 면적 산정 기준』에서 제시하는 폐기물처리시설 시설부지 면적(15m2/톤)과 국토교통부(2022)의 『기반시설 표준시설비용 단위당 표준조성비 고시』에서 제시하는 공원 조성비 93,000원/m2 을 이용하여 계산하였다. 경제적 비용의 토지 매입 비용과 경제적 편익의 토지 매출 편익은 변동되는 토지 시세와 실제 거래 가격의 파악이 어려워 본 연구에서는 고려하지 않았다.

<표 2>

SROI 분석을 위한 주요 인자 계산 방법

환경･사회적 편익의 경우 시설용량 증가로 인한 편익과 지하화 편익, 악취저감 편익으로 분류하였다. 시설용량 증가로 인한 편익은 평균 위탁소각단가 230,000톤/원을 적용하여 평균 소각시설 내구연한 15년간 부하율 100%로 365일 위탁소각을 진행하였을 때 소모되는 비용으로 가정하였다. 지하화 편익은 지하화 현황조사에서 주로 사용되는 상부 활용방법인 생태체육공원으로 상부 공간을 활용한다 가정하고, 이에 대한 지불의사액¹⁾을 활용하여 계산하였다. 지불의사액은 가구당 연평균 2,949원/월로 나타났고(곽소윤･이주석･유승훈, 2008), 지하화 편익을 계산하기 위해 2008년부터 2022년까지의 소비자물가지수²⁾을 고려하여 2022년의 생태체육공원에 대한 지불의사액은 3,887원/월로 가정하였고, 지불의사액과 A시의 현재 소각시설 위치 인접 지역의 인구 현황(행정안전부, 2022)을 활용하여 지하화 편익을 계산하였다. 악취저감 편익은 소각시설의 악취저감에 대한 지불의사액과 관련된 연구가 존재하지 않아, 산업단지의 악취 저감에 따른 지불의사액 3,700원/월(이나영･김광익･이세림･유소라･조용성, 2017)과 2017년-2022년의 소비자물가지수 변화³⁾를 고려하여 산정된 4,083원/월을 활용하여 계산하였다.

산출한 비용-편익 항목과 <표 2>의 인자들을 활용하여 SROI 분석을 통해 각 방안 별 순 SROI 비율을 계산하여 비교하였고, 지하화 방안이 기존 시설 보수 및 증설 방안보다 타당한 최대 지하화 공사비를 산출하여 제시하였다.

3. 소각시설 설치 시 지하화 의사 결정 모델 제시

환경부(2023)의 『2023 폐기물처리시설 국고보조금 예산지원 및 통합업무처리지침』에 따르면, 소각시설 설치 시 설치비용 표준단가는 시설 규모별로 상이하다. 또한 공원 조성비 또한 소각시설 용량에 따라 변화하는 부지 소요 면적 산정 기준의 영향에 따라 상이하다. 따라서 SROI 분석에 사용되는 인자들이 시설용량에 따라 변화하기 때문에 <표 2>의 계산식을 모든 용량의 소각시설에 일괄적으로 적용할 수 없다. 따라서 회귀식을 제시하기 위해 통합업무지침 기준용량 구간의 중간값인 15, 40, 75, 150, 250톤/일 시설의 설치를 가정하고, SROI 분석을 통해 최대 지하화 공사비 ‘x’를 계산하였고, 시설용량과 ‘x’를 기준으로 선형 회귀 분석법을 활용하였다. 시설공사 예산, 운영비, 공원 조성비는 <표 2>과 같은 방법으로 계산하였고, 시설공사 예산은 통합업무처리지침의 기준용량에 따라 변화하는 표준단가를 적용하여 계산하였다. 지상 설치 시 편익은 소각장 운영으로 인하여 발생하는 편익만 고려하였고, 지하 설치 시 발생하는 편익은 소각장 운영 편익과 상부 부지를 생태체육공원으로 활용하였을 때 기준으로 지불의사액과 가정한 인구수를 바탕으로 계산하였다. 지하화 편익을 구하기 위한 가구 수는 기존 시설 인접 지역 가구 수(163,514)와 560톤/일 시설을 기준으로 비례를 통해 가정하였다.

1. 지하화 현황 분석

문헌조사 및 관계자 인터뷰를 통하여 국내의 주요 환경기초시설 중 지하화가 진행된 시설들의 사례를 조사하였으며, 시설의 종류, 지하화 방법, 지하화 효과를 정리하여 <표 3>과 <표 4>에 나타냈다.

<표 3>

국내 환경기초시설 지하화 사례

<표 4>

국내 주요 지하화 시설 현황

시설유형에 대한 현황을 파악하기 위해 수도권과 비수도권을 중심으로 주로 지하화가 진행된 환경기초시설 유형을 <그림 1>에 나타냈다. 수도권에 위치한 시설 중 지하화가 진행된 시설들은 시설부지가 비교적 좁고, 설비가 적게 요구되는 음식물처리시설, 재활용처리시설들이 주로 지하화되는 것으로 나타났다. 수도권에 위치한 시설의 경우 인구밀도와 부지 가격이 높은 수도권의 특징으로 인해 부지 활용을 극대화하고, 민원 억제를 위해 지하화를 진행하는 것으로 보인다. 비수도권은 시설부지가 넓은 하수처리시설이 주로 지하화되는 것으로 나타났으며, 공간을 많이 확보할 수 있는 시설을 중심으로 지하화를 진행하고 있는 것으로 보인다. 이는 시설 광역화를 통해 평균적으로 부지면적과 시설용량이 크고, 환경기초시설 상부 부지 가격이 상대적으로 낮은 비수도권의 특징으로 주민들의 인식개선 및 수익 창출을 주요 사안으로 고려하여 지하화를 진행하기 위함으로 보인다.

<그림 1>

지역에 따른 시설 지하화 유형 분석

수도권과 비수도권의 부지면적 및 공사비의 특성을 분석하기 위해 <표 4>의 부지면적과 시설공사비를 기준으로 수도권과 비수도권의 평균 부지면적 당 공사비를 계산하여 <표 5>에 나타냈다. 계산 결과 수도권에 위치한 시설이 비수도권에 위치한 시설에 비해 지하화가 실제로 진행되는 부지 면적이 좁으나, 부지 가격 및 시설 종류 등의 요인으로 인하여 수도권의 부지면적 당 지하화 시설 평균 공사비용이 비수도권에 비해 큰 것으로 나타났다.

<표 5>

지하화 시설 평균 부지면적 당 공사비

지하화 진행 주요 목적 및 기대효과의 현황을 분석하기 위해, 각 지하화가 진행된 시설별 주요 목적과 기대효과를 분석하여 <그림 2>에 나타냈다. 지하화 목적 및 기대효과는 크게 ‘부지 활용도를 높이기 위함’과 ‘악취 발생을 억제하기 위함’의 두 가지로 나뉘며 그 이외에도 상부 부지 활용으로 수익 창출, 주민편의시설 설치, 주변 환경 정리, 지역난방 활용 등의 목적과 기대효과가 있는 것으로 나타났다.

<그림 2>

지하화 주요 목적 및 기대효과 분석(복수응답)

<그림 1>, <표 4>와 연계하여 분석하였을 때, 수도권 지역의 환경기초시설은 주로 악취제어와 지역주민 반발 억제 목적으로 상부 부지를 공원으로 활용하여 지하화를 진행하는 것으로 나타났고, 비수도권 지역의 환경기초시설은 레포츠 시설, 주민편의시설 등을 설치하여 환경기초시설을 지역 랜드마크로 활용하는 방안을 이용하여 주로 상부 부지를 활용하는 것으로 나타났다.

2. A시 소각시설의 SROI 분석결과

A시는 현재 가동중인 소각동에 소각로를 증설하는 방안과 신도시 사업으로 마련된 새로운 부지에 지하화를 하면서 이전하는 방안을 검토하고 있다. 기존 소각동 300톤/일의 용량을 대보수하고, 소각동 내 260톤/일 규모의 소각로를 증설하는 경우에는 시설 공사 예산 129,480백만원과 더불어 기존 시설 대보수 예산 108,900백만원이 추가로 소모된다. 이에 비해 시설 지하화 이전은 시설공사 예산과 함께 토지 매매비와 지반 공사 등 지하화 관련 예산이 소모된다. 따라서 560톤/일 규모의 소각시설을 신규 설치하게 된다면 시설공사 예산은 278,880백만원이 소모되고, 토지 구매, 지반공사, 추가시설 설비 등을 모두 포함한 지하화 공사비(x)가 소모된다. 이와 같이 각 방안 별 비용 및 편익과 SROI 분석결과를 <표 6>에 나타냈다.

<표 6>

SROI 분석 주요 인자 계산 결과(단위: 백만원)

지하화 및 시설 이전을 위해서는 SROI 비율이 기존 소각장의 소각로를 증설하는 방안보다 높아야 지하화의 타당성이 존재하므로 <식 3>, <식 4>와 같은 식이 성립하여야 한다.

따라서 지하화 공사비(x)가 99,963백만원 이하일 때 기존 소각장 소각로를 증설하는 방안보다 지하화를 진행하는 방안이 타당하다고 판단된다. 비용-편익 분석 결과 운영비와 악취저감 편익을 제외하고 SROI에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 시설공사비이고, 두 번째는 상부 부지 운용으로 얻는 편익이었다. 따라서 지하화의 타당성을 높이기 위해서 생태체육공원보다 상부 부지 활용의 가치를 높이고, 소각시설 시설 공사에 들어가는 예산을 줄인다면 지하화 타당성을 높일 수 있을 것이다.

3. 소각시설 설치 시 지하화 의사 결정 모델 제시

새로운 소각시설을 설치할 때 지하화 공사비에 따른 지하화 시행 여부를 판단하기 위한 회귀식을 도출하기 위해 각 기준이 되는 시설용량들의 최대 지하화 공사비(x) 값을 계산하였고, 그 결과를 <표 7>에 나타냈다.

<표 7>

선형회귀분석을 위한 최대 지하화 공사비 x 계산 결과

계산 결과 신규 설치하는 소각시설의 용량이 적을수록 지상 설치 시 순 SROI 가 낮은 것으로 나타났다. 또한 시설용량에 따라 최대 지하화 공사비(x) 값이 비례하는 것으로 나타났으며, 이를 그래프를 활용하여 <그림 3>에 나타냈다.

<그림 3>

시설용량 / 최대 지하화 공사비 그래프

선형회귀분석법을 활용하여 회귀식을 도출하였을 때, 도출된 회귀식은 <식 5>와 같다. 시설용량이 1톤/일 증가하면, 261.57백만원이 변동되는 것을 확인할 수 있고, 신규 설치 시설용량(a)=0일 경우, 지하화 공사 는 진행되지 않음으로 a>0이 성립하여야 한다. 이때 결정계수 R2 값이 0.9963, 수정결정계수 값이 0.9954, 유의한 F값이 5.15E-06로 0.05보다 작으므로, 신규 설치 시설용량(a)과 지하화 공사비(x) 간의 상관관계는 매우 높고, 선형 회귀분석 결과가 통계적 유의성을 가진다고 할 수 있다. 따라서 어떠한 소각시설을 신규 설치할 때 지하화를 고려하는 경우, 최대 지하화 공사비(x)를 계산하기 위해서 신규 설치시설의 용량(a)과 <식 5>를 활용한다면 소각시설 신규 설치 시의 지하화 여부 판단이 가능할 것이다.

회귀식 도출 이후, 도출된 회귀식을 국내 지하화 소각시설의 사례를 바탕으로 검증해보고자 하였으나, 국내에서 지하화가 진행된 소각시설의 경우 모두 종합처리시설로 단순히 소각시설 설치에만 사용된 예산 데이터를 얻을 수 없어 검증할 수 없었다.

1. 지하화 환경기초시설의 현황 분석

지하화 현황에 대해 분석한 결과 현재 국내의 환경기초시설 중 폐기물처리시설과 하수처리시설은 규모가 크고, 여러 가지 폐기물을 처리하는 복합처리시설들이 주로 지하화되었고, 수도권과 비수도권에 따라 주로 지하화가 진행되는 시설 종류가 상이한 것으로 나타났다. 수도권의 경우 총 부지면적 5만m2 이하의 재활용처리시설, 음식물처리시설 등이 주로 지하화되었으며, 비수도권의 경우 부지면적 5만m2 이상의 하수처리시설들이 주로 지하화가 진행된 것으로 나타났다. 지하화를 진행하는 주요 목적은 ‘상부 부지 활용’과 ‘악취 제어’ 두 가지로 나타났다.

2. A시 환경기초시설 재투자 문제 SROI 분석

560톤/일 규모의 소각시설에 대해 기존 시설 보수 및 증설과 새로운 부지에 신규 지하화 설치 두 가지의 방안의 SROI 분석을 진행하였고, 그 결과 지하화 공사비(x)가 99,963백만원 이하일 경우, 지하화가 타당하다는 결론이 도출되었다.

3. 신규 소각시설 설치 지하화 판단 방법론 제시

신규 소각시설 설치 시 지하화 공사비에 따른 지하화 여부를 판단할 수 있는 식을 도출하기 위해 기준용량 구간별 시설용량의 시설을 지상과 지하에 설치한다고 가정하여 SROI 분석을 진행하였고, 그 결과 도출되는 최대 지하화 공사비(x) 값 결과를 바탕으로 선형회귀분석을 통하여 회귀식 식 5>을 도출하였고 시설 지하화 판단시 활용할 수 있는 방법론으로 제시하였다.

본 연구는 국내 지하화 진행 환경기초시설의 각종 특징을 정리하였고, 신규 소각시설을 설치하는 데 있어서 지하화 여부를 판단하기 위한 회귀식을 도출하였다는 점에서 의의를 지닌다. 각 지방자치단체와 민간기업들이 신규 소각시설을 설치할 때 정리된 지하화 시설들의 특징과 회귀식을 통해 지하화 여부를 판단하는 데 기초자료로 참고할 수 있으며, A시의 사례를 통해 내구연한이 종료해가는 소각시설을 운영하는 사업자들이 보수 및 증축과 신규 설치 간의 판단을 결정하는 때도 참고할 수 있을 것이다. 그러나 A시 사례를 분석하면서, 현재 소각시설 부지와 신규 시설 부지의 토지 시세를 고려하지 못한 부분과 회귀식을 제시하기 위해 여러 용량의 소각시설의 SROI를 분석할 때, 가구 수를 단순하게 560톤/일의 비례로 계산하였다는 부분, 그리고 국내 단일 지하화 소각장이 존재하지 않아 회귀식을 검증할 수 없었다는 점에서 한계성을 가진다. 본 연구의 연구 결과와 방법은 향후 유사한 방법을 사용하여 각종 환경기초시설을 신규 설치하는 경우 지하화 여부 판단에 응용할 수 있을 것이다.