석탄화력발전소에서 배출되는 오염물질이 대기질에 미치는 영향에 관해서는 다양한 연구가 이 루어졌지만, 강이나 호수와 같은 수중생태계에 미치는 영향에 관한 연구는 충분하지 않으며, 특히 발전소 하류의 상수원에 미칠 수 있는 잠재적인 영향에 대해서는 거의 주목을 받지 못했다. 발전소 굴뚝에서 배출되는 오염물질 중 이산화황과 수은을 제거하기 위해 설치되는 습식 배연 탈황(flue gas desulfurization; FGD) 공정에서 브롬이나 요오드 같은 할로겐화합물도 함께 포집되 며, 이런 습식 FGD 폐수를 수계로 배출하면 방류수역 하류의 할로겐화합물 농도가 증가하게 된 다. 만약 이 물을 상수원수로 사용하면, 정수처리 과정에서 발암물질로 알려진 소독부산물(disinfection byproducts; DBPs)이 생성된다. 이렇게 화력발전소에서 배출되는 폐수에 브롬이 존재한다 는 것을 미국 정부는 인지하고 있지만, 폐수를 통한 브롬의 수계 배출을 규제하고 있지 않은 실정이다(국내의 경우 브로모포름으로 규제). 정제 석탄을 사용하면 질소산화물 배출이 20% 이상 감소하고, 수은과 이산화황 배출은 40% 감 소한다. 따라서 미국은 정제 석탄의 사용을 장려하기 위해 2004 년부터 정제 석탄 사용 시 세금을 공제해주기 시작했고, 2016 년 미국 에너지관리청(Energy Information Administration; EIA)이 정제 석탄 소비량 통계를 주기적으로 발표하기 시작하면서 주목을 받았다. 로이터의 조사 보고서에 따 르면, 세금 공제액 규모는 연간 수십억 달러였지만, 이런 혜택을 받은 사업장의 실제 대기오염물 질 배출량 저감 모니터링을 철저하게 하지 않아 효과에 대한 검증이 미흡했다고 알려졌다[2] . 최근 수행된 연구에 따르면, 정제 석탄의 실제 대기오염물질 배출량 저감량은 앞서 언급한 수준의 절 반 정도였던 것으로 드러났다[3] . 정제 석탄의 세금 혜택은 2021 년에 완료되었고, 대기오염 저감 효과에 대한 수정을 권고한 미국 회계감사원을 통한 국회 차원의 조사가 이루어졌다. 정제 석탄 에 대한 세금 혜택이 종료된 후 정제 석탄 사용량은 감소했지만, 많은 발전소들은 여전히 수은 규 제를 준수하기 위해 할로겐화합물을 첨가제로 사용하고 있을 것으로 추정된다. 그러나 어떤 종류 의 첨가제가 얼마나 사용되는지에 대한 보고는 이루어지고 있지 않다. 화력발전소 FGD 폐수가 방류수역 하류 지역에 위치한 정수처리시설에 미치는 영향을 조사한 연구에서, 미국 전역에서 발전소 폐수에서 배출된 브롬에 의해 상수원수가 영향을 받고 있다는 것 이 확인되었다[4] . 그러나 이 연구는 정제 석탄에 함유되어 있는 브롬이나 요오드의 농도와 같은 정보가 부족했다. 이러한 정보는 발전소에서 제공하지 않기 때문에 여전히 알 수 없다. 본 리포트 에서는 2016 년부터 2020 년까지 EIA 에서 보고한 데이터와 정제 석탄 개량 시 첨가되는 브롬의 농도를 추정하여 수계로 배출되는 브롬의 부하량을 산정해 상수원수에 미치는 잠재적인 영향에 대해 살펴보았다. 이에 앞서 석탄화력발전소에서 왜 브롬을 사용하는지에 대해 알아보고, 브롬의 위해성과 폐수에 존재하는 브롬을 제거하는 기술에 대해서도 함께 서술했다. 2. 석탄화력발전소의 이산화황 배출 석탄화력발전 시 배출되는 대기오염물질로는 이산화탄소가 가장 많이 알려져 있으며, 그다음으 로 중요한 물질이 이산화황이다. 모든 석탄은 1~3% 정도의 황을 황철석 및 사이오펜(퓨란에서 산 소가 황으로 치환) 형태로 함유하고 있고, 이들은 환원된 형태로 존재한다. 석탄을 연소하면 환원 된 황은 이산화황으로 산화(SO2, 산화수 +4)되어 대기 중으로 배출되며, 대기 중의 OH 라디칼과 반응하여 산화수가 +5 인 황산수소염이 되고, 계속해서 대기 중의 산소 및 물과 반응하여 산화수 가 +6 인 황산을 형성해 산성비의 원인이 된다. 이러한 문제로 인해 석탄 연소 시 발생하는 이산 화황을 배연가스에서 제거하기 위한 배연탈황 기술이 개발되었다.