[특집] 연간 폐기되는 바이오가스 16.5%

국내 바이오가스 산업 활성화에 걸림돌은?
김명화 기자
eco@ecomedia.co.kr | 2020-06-04 17:57:10
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▲ 울진 환경순환형 가축분뇨병합처리 바이오가스화시설(BGP)

 

[환경미디어= 김명화 기자] 지구촌 환경규제와 함께 본격 개막된 신재생에너지. 그중 바이오가스는 음식물쓰레기, 가축분뇨 등 유기성폐기물을 발효시켜 만드는 친환경 트렌드로 세계 에너지시장에서 각광받고 있다. 우리나라도 그동안 폐기물을 처리하는 동시에 에너지를 회수할 수 있다는 긍정적인 측면에서 바이오가스화가 추진 중이다. 그러나 현재 수요처를 찾지 못해 폐기되는 바이오가스가 연간 300억 원에 이르는 실태를 들여다 봤다.

돈 들여 만들고 태워버리는 '바이오가스'

바이오가스화는 유기성폐기물을 활용하여 메탄가스를 60% 이상 함유한 바이오가스를 생산하는 기술을 말한다. 2006년 발효된 런던협약에 따라 2013년부터 분뇨와 음폐수에 이어, 2014년에는 폐수와 폐수처리 침전오염물의 해양투기가 전면금지되면서 바이오가스화는 활기를 띠기 시작했다. 

 


혐기성 소화를 이용한 유기성폐기물의 처리는 음식물류폐기물뿐만 아니라 하수슬러지, 가축분뇨에도 적용된다. 최근 주기적으로 발병하는 아프리카돼지열병으로 인한 음식물류폐기물의 습식사료화 금지, 퇴비화 등의 재활용 또한 부정적으로 인식되는 등 처리에 어려움을 겪고 있다. 이처럼 지속적으로 발생량이 증가하는 음식물류폐기물의 처리나 자원화를 위해 혐기성소화에 의한 바이오가스화는 더욱 확대됐다. 


또 2009년부터 짓기 시작한 유기성폐자원 바이오가스화시설은 서울을 비롯한 강원, 대구, 고양, 전주, 구리 등 전국으로 확대되어 현재 98개소(2017년 기준)에 달한다. <표 참고> 여기에서 생산되는 바이오가스는 총 3억2106만2000㎥에 이른다.

한국에너지공단의 ‘2017 신재생에너지 보급통계’에 따르면 국내 재생에너지 중 폐기물에서 나오는 바이오가스가 51.2%로 가장 많았다. 태양광과 풍력은 각각 15.1%, 6.0%으로 집계됐으며 수력은 4.7%에 그쳤다. 

 


다만, 국내에서 연간(2017년 기준) 생산된 바이오가스 중 34.3%는 생산시설에서 자체적으로 이용하고, 31.8%는 외부(인근)에 공급, 17.4%는 발전용으로 쓰인다. 그러나 나머지 16.5%(5303만4000㎥)는 미활용되어 방출이나 연소를 통해 처리하는 실정이다. 바이오가스 생산시설 관계자는 “내부적으로 사용하고 태우기도 하는데, 남는 양은 보관도 어려워 그럴 수밖에 없다”고 말했다.

관련 법령 정비가 우선
딱히 수요처가 없다는 게 이유인데, 이는 우리나라 1가구당 연평균 도시가스 사용량은 532.4㎥(2018년 기준ㆍ총가구 대비 단순 평균)로, 매년 약 10만 가구(9만9613가구)가 사용할 수 있는 양이다. 무게로 변환할 경우 약 6만6748t에 달하며, 올해 2월 기준 천연가스 1t당 가격이 445달러라는 점을 감안하면 2970만 달러(약 369억 원)의 막대한 자원이 낭비되고 있는 셈이다.


정부도 이렇게 버려지는 바이오가스를 활용해 수소융합복합충전소 사업모델을 개발하겠다는 계획을 추진 중이다. 지난해 3월 산업통상자원부는 버려지는 바이오가스에서 수소를 추출해 수소융복합충전소에 공급하겠다는 방안(시범사업)을 내놨다. 이를 통해 2000여 대의 수소전기버스를 굴릴 수 있다는 게 이 사업의 핵심이다. 


하지만 에너지효율 면에서 크게 떨어지는 사업이라는 지적이 나온다. 바이오가스를 가스 자체로 활용하는 게 아니라 수소를 추출하기 위해서는 추가적인 에너지가 필요하다. 이는 친환경에도 위배되기 때문이다. 국립환경과학원이 지난해 발표한 ‘폐자원에너지 인센티브제도 도입방안 연구’에 따르면 바이오가스를 발전에 이용할 때 에너지효율은 고작 10~27%에 불과하다. 스팀으로 활용할 때는 65% 수준이고, 가스로 사용할 때는 73~87%의 효율을 나타냈다.

 


바이오매스를 이용한 수소 생산방식은 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 유기성폐기물을 혐기성 소화 공정에 투입하면 주성분이 메탄(CH4, 40~60%)인 바이오가스(바이오메탄)가 발생한다. 이 바이오가스가 수소전환 정제 공정을 거치면 수소로 재탄생된다. 또 하나는 가연성 폐기물(종량제 봉투 등 생활폐기물)을 가스화 공정에 투입하면 합성가스(CO+H2)가 생산되고, 이 합성가스가 수소전환 정제 공정을 거치면 수소가 나온다. 


국내에는 바이오가스 기반 수소충전소 구축기술이 확보되어 있기는 하지만 바이오가스화 시설에 대한 기술 및 운영 노하우 부족과 관련 법령의 미정비로 활용실적이 낮은 실정이다. 따라서 바이오가스 활용을 높이기 위한 관련 법령의 정비가 우선돼야 한다는 게 환경전문가들의 지적이다. 


유럽의 경우 관련 규정을 준수할 경우 바이오가스 생산 및 판매를 누구나 할 수 있다. 그러나 우리나라는 바이오가스 생산자가 수요처에 바이오가스를 판매하기 위해서는 도시가스사업자를 통해야만 한다. 도시가스사업자는 바이오가스 가격을 열량에 비해 낮게 책정한다든지 가스배관 관리 등을 이유로 수수료를 징수하고 있다. 바이오가스 판매에 대한 자격기준 완화가 필요한 대목이다.

바이오가스에 대한 인센티브 적용
그다음으로 바이오가스에 대한 인센티브 적용인데, 얼마 전까지만 해도 바이오가스를 활용하여 전력을 생산할 경우 생산원가를 반영해서 전력시장가격(SMP)에 가중치가 적용됐다. 그러나 현재는 SMP만을 적용하고 있다. 특히 민간발전사업자의 증가로 전력생산이 증가한 올해의 경우에는 예년에 비해 SMP가 매우 낮게 형성되어 있다. 


또 신재생에너지 공급인증서(REC)도 할당량 정체와 가격하락이 이어져 바이오가스 발전이 경쟁력을 잃어가고 있다. 발전단가가 높게 책정되어 바이오가스 발전에 대한 기술개발과 적용이 활발하게 이루어지는 유럽처럼, 우리나라에서도 바이오가스 발전에 대한 추가 인센티브와 제도개선이 필요한 상황이다. 


정부의 지원책도 강화해야 한다는 지적이다. 발전에만 국한되어 활용되던 바이오가스를 도시가스, 자동차연료, 연료전지, 스팀생산 등에도 더 확대할 필요가 있다는 것. 예를 들어, 환경부 시범사업으로 추진된 홍천군 자원순환형 처리시설은 가축분뇨 80t과 음식물류폐기물 20t을 섞어 바이오가스를 만든다. 정제된 메탄가스는 도시가스로 주변마을에 공급하고, 폐액은 필요할 때 액비로 생산하고, 나머지는 정화처리한다. 

 

이는 에너지 자립마을로 유명한 ‘독일의 윤데마을사업’과 마찬가지로 가축분뇨와 유기성폐기물을 이용해 생산한 바이오가스를 도시가스로 만들어 환경기초시설로 인해 피해를 보던 주변의 마을에 공급했다. 따라서 환경기초시설에 대한 님비현상을 해결하는 동시에 지역을 발전시킬 수 있는 대안으로 부각되고 있다.

지자체 바이오가스화 시설 관리 미흡
환경부에서는 음식물류폐기물은 폐자원에너지과, 하수슬러지는 생활하수과, 자축분뇨는 유역총량과에서 바이오가스화 시설 설치를 위한 국고를 지원하고 있다. 또 한국환경공단에서는 정책지원 및 지자체 바이오가스화시설 설치사업에 대한 위·수탁 업무를 진행하고 있다.


바이오가스화시설은 초기에 수분과 미세분진 등 불순물 등으로 인한 잦은 고장과 낮은 효율성으로 인해 ‘돈 먹는 하마’라는 비판을 받기도 했다. 그럼에도 환경부는 ‘음식물류폐기물 처리 과정에서 발생되는 음폐수의 해양배출 제로화 정책’을 추진하며, 지자체 및 업계에서 활용할 수 있도록 음폐수 에너지화 신기술을 개발, 시범사업을 통한 지침을 작성·보급하고 기술지원단을 구성해 지자체 및 업계를 지원해 왔다. 

 

국가 예산을 보면 평균적으로 매립이나 소각 부분이 줄고 바이오가스에 대한 투자가 최근 5년간 약 22배 이상 늘었다. 예산이 이렇게 짧은 기간에 늘어난 것은 바이오가스 에너지화가 국가적인 사업으로 투자할 정도의 중요사항이기 때문이다. 


다만, 바이오가스화 시설의 경제성을 높이려면 생산되는 바이오가스를 효율적으로 판매하여 수익을 극대화하는 것이 먼저다. 울산 용연시설의 경우 생산되는 바이오가스는 정제 등과 같은 처리를 거치지 않으며, 유량계를 거쳐 판매처(SK케미칼)로 실시간으로 이송되게 된다. 이송된 바이오가스는 자동으로 유량계에 입력되며, 250원/m3의 고가로 판매하여 얻는 수익으로 울산 용연시설의 총 운전비의 약 85%인 19억 원/년을 충당하고 있다. 


동대문시설의 경우도 생산된 바이오가스는 대부분(88%)을 자체 발전하여 시설 내에서 소비하고 있다. 이는 신에너지 및 재생에너지법 개발・이용・보급 촉진법에서 생산된 전기는 시설 내에서 우선 소비하고 남는 전기를 한국전력에 매전할 수 있도록 명기하고 있어, 동대문시설의 경우는 매전이 불가능하여 발전차액지원제도의 혜택을 전혀 얻지 못하는 실정이다. 


바이오가스를 가스 형태로 판매하는 것이 가장 경제적인데, 일례로 속초시설의 경우 전기사업법 제31조에 의거하여 발생되는 발전 전기 전량을 높은 판매단가로 한국전력에 매전할 수 있는 여건이 마련되어 있다. 결론적으로 바이오가스화 시설의 경제성을 높이기 위해서는 바이오가스를 효율적으로 활용할 수 있는 사회적 기반과 바이오가스의 상품화와 관련된 제도적 지원 관련 연구수행이 필요해 보인다.

최종 처리물의 에너지 회수화
인간이 삶을 유지하기 위한 생산‧소비 활동에서 자원과 에너지를 투입해 환경문제가 일어나는 것으로부터 자원과 에너지 문제를 폐기물 문제와 별개로 분류하는 것은 불가능하다. 인간이 생산 및 소비활동을 하면서 더 이상의 효용성, 즉 경제적인 가치를 상실해 처리과정에서 비용이 수반하면 폐기물이라고 말할 수 있으며, 버려진 폐기물을 다시 회수, 부가가치를 부여해 경제성, 효용성을 다시 갖게 하는 것을 재활용 및 자원화라고 한다. 최근에는 발생된 폐기물의 성상이 개선되고 특정기술에 의해 부가가치를 창출하는 기술이 확보됨에 따라 폐기물이라는 용어가 폐자원 혹은 바이오매스라는 용어로 대체되고 있다. 


폐기물이 없는 순환사회의 형성을 위해서는 폐자원 및 바이오매스라는 용어를 사용해 그것을 이용하거나, 재활용 및 에너지화 등에 의해 자원화하는 방법론의 개발을 경제논리와 기술적인 관점에서 접근하는 것이 필요하다. 구체적으로 생산 공정에서 사용되는 모든 원료를 재활용품으로 대체한다면 자원 투입과 폐기물을 최소화하는 것이 가능하며, 폐기물 처리과정에서 발생하는 이산화탄소와 유해물질의 발생량을 줄여 지구온난화를 유발하는 온실가스의 삭감으로 연결될 수 있다. 또한 처리해야만 하는 최종 처리물은 에너지 회수를 위한 발전, 난방, 급탕으로 사용해 에너지 절약 및 발전에도 이바지해야 하는 것이다.
 

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