바이오가스 생산설비 지원대책이 마련돼야

지난 6월 20일. 한덕수 국무총리 주재로 열리는 제41회 국정현안관계장관회의에서 가축분뇨·음식물 등 유기성 폐자원의 친환경적 처리와 탄소중립 달성을 위한 '바이오가스 생산·이용 활성화 전략'에 대한 보고가 있었다.

이 자리에서 환경부 장관은 “바이오가스 시설 확충계획을 통해 2026년까지 바이오가스 생산량을 5억㎥ 이상으로 늘릴 계획이며 이는 국내 도시가스 사용량(250억㎥)의 2% 수준에 해당되며 연간 1,812억원의 LNG 수입대체 효과는 물론 온실가스 감축 효과까지 기대된다”고 밝혔다..

더 나아가 바이오가스에서 그린 수소를 활용할 경우 시너지효과는 배가 될 것이며 현재 국내에서는 유기성 폐기물을 재활용하여 바이오가스를 생산한 사업자가 도시가스 배관에 혼입을 위해 고질화를 하더라도 바이오가스 공급가격은 도시가스 요금과 동일하거나 그 이하로 추정된다고 바이오가스의 생산전망을 밝게 보았다

비록 정부가 제도적으로 보완하고, 지원할 점이 많지만 우선 바이오가스를 활용하여 그린 수소를 공급할 경우 프리미엄을 부여하여 신재생 에너지 시장에서의 충분히 경쟁력을 갖출 수 있도록 기틀을 마련해 나가야 할 것이다.

세계의 바이오가스 생산에서 원료 비중은 도시하수·산업폐기물 2%, 도시폐기물 11%, 가축분뇨 28%, 농업폐기물 59% 등으로 분석되고 있다. 우리의 실생활에서 악취와 수자원오염 등 환경오염의 큰 원인이 되고 있는 가축분뇨가 중요한 에너지자원이 되고 있다.

국내에서도 1990년대부터 폐기물의 에너지 자원화와 농촌 생활환경 및 소득 개선사업의 하나로 가축분뇨를 활용한 바이오가스 활용사업을 펼쳐왔다.

그러나 유럽 선진국들이 성공사례와는 달리 기술 미흡으로 지속적인 보수유지와 경제성 등의 이유로 그동안 침체기를 벗어나지 못하였다. 그러나 정부는 바이오 가스법을 제정하고 생산목표제를 도입하여 전국적으로 이를 확산시켜 나가겠다는 방침을 굳히고 있어 확실한 기술력을 확보하고 시행착오를 최소화할 수 있는 메뉴엘을 작성하는 반의 준비체제를 갖춰야 할 것이다.

지금까지 바이오가스 생산방식은 생산원료에 따라서 3단계로 구분해 왔다. 1세대는 옥수수, 사탕수수 등 식량 작물을 원료로 생산하는데 이는 세계 식량부족을 부추기는 요인이 된다고 해서 세계적인 비난을 받고 있어 사실상 추진하기 어려운 입장이었다.

그리고 2단계는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오가스 생산인데 바이오 매스가 너무나 다양하고 이를 바이오 가스화하는 기술이 미흡하여 사실상 추진력을 갖지 못했다. 그런데 요즈음에는 유기성 폐자원인 축분, 음식쓰레기, 하수 슬러지 등을 활용하는 방식이 경제적이면서 그린 수소생산에도 기여할 수 있다는 평가를 받으면서 세계적으로 확산되고 있는 추세이다.

더욱이 독일을 중심으로 유럽국가들에게 성공사례가 널리 알려지고 있어 태양광발전이나 풍력발전과 같이 널리 확산되고 있다.

끝으로 3세대 바이오가스로 미세조류 등을 대상으로 하고 있는데 이 분야는 아직 기술개발 초기에 해당되고 있어 일반화되지 못하고 있는 실험단계라고 할 것이다

요즈음 유기성 폐자원을 활용하는 바이오가스 생산은 공기가 없는 상태에서 미생물을 활용해 유기성 폐기물을 분해한 뒤 바이오가스를 생산하는 공정으로 가장 경제적이라는 평가를 받고 있다. 즉 유기성 폐기물에는 다양한 성분이 있기때문에 유기산으로부터 화학물질 원료를 추출하는 것보다 바이오 가스화로 메탄 등으로 회수하는 것이 더 효율적이라고 한다.

음식물 쓰레기의 경우 전 세계 온실가스 배출량의 8~10%를 차지하고 있다. 이는 매립이나 소각하는 과정에서 메탄가스가 발생하기 때문이다. 그런데 유기성 폐자원을 바이오 가스화 사업을 추진한다면 음식쓰레기에서 발생하는 온실가스 배출량을 감축시킬 수 잇고 메탄가스를 활용하여 재생에너지로 활용할 수 있는 일석이조(一石二鳥)의 효과를 기대할 수 있다.

음식쓰레기를 활용하여 국내 바이오가스를 생산하는 성공적인 사례로 충주 음식물바이오에너지센터를 들 수 있다. 이곳은 2013년부터 연구를 시작해, 2016년 10월부터 시설 운영을 하고 있다.

충주 지역에서 하루에 80톤가량 발생하는 음식폐기물과 축산분뇨를 모아 에너지센터의 거대한 원통 탱크 소화조에서 약 25일에 걸쳐 혐기성 소화를 시킨다. 이 과정을 통해 바이오메탄과 액체, 일부 슬러지가 나온다.

이 에너지센터는 서진 에너지와 현대건설이 공동 개발한 ‘막 결합형 혐기성 소화기술’을 이용하여 기존보다 미생물의 증식을 대폭 활성화시켜 바이오가스 배출량은 20% 늘리고, 잔여물의 화학적 산소요구량(COD)는 90% 이상 낮췄다.

그리고 음식물바이오에너지센터 바로 옆에는 수소융복합충전소가 있어 이를 고등기술연구원에서 주도해 건설했는데, 에너지센터에서 생산한 가스를 개질기를 통해 순도 99.999%의 고순도 수소로 추출해 튜브트 레일러에 공급해 인근 지역으로 출하하고 있다.

바이오가스는 잔여 곡물, 소·닭·돼지 등 가축의 분뇨, 하수슬러지, 도시에서 나오는 음식쓰레기, 더불어 폐목재 등 유기성 폐기물 전부가 원료가 될 수 있다. 이러한 유기성 폐기물은 대개 혐기성 소화조(Anaerobic digestion)에서 소화 과정을 거치면서, 가스화가 일어난다.

현재 세계에서 생산하는 바이오메탄의 90%는 이러한 바이오가스를 개질한 것이다. 별개로 고형 바이오매스 폐기물을 가스화 과정을 통해 메탄을 생산하기도 한다.

목재 바이오매스는 700~800℃의 고온, 고압의 저산소 환경에서 분해되는데 이때 일산화탄소와 메탄, 수소가 생성되고, 다시 여기에서 메탄만을 추출한다.

미국 시장조사기관 마켓앤마켓은 세계 바이오매스 발전 시장이 2022년 784억 달러(약 104조원) 규모에서 연평균 3％ 성장해 2028년 937억 달러(약 124조원) 규모에 이를 것으로 전망했다.

그동안은 신재생에너지의 중요성을 강조하면서 태양광발전과 풍력발전 등에만 집중해 왔다. 이제는 폐자원 가스화에 대한 제도화 등으로 바이오가스 산업 성장의 계기가 마련되어 새로운 재생에너지로 바이오 가스가 등장하게 될 것이다.

우리나라는 2005년 음식물쓰레기 분리배출 제도를 도입하면서 전 세계에서도 음식물 쓰레기 처리 선진국으로 꼽히고 있다. 당시 정부는 전국에 260개의 사료·퇴비 생산 구축해 음식물쓰레기 재활용 체계를 구축했다. 이에 반해 독일은 음식물쓰레기를 사료나 퇴비 대신 바이오가스로 만들어 전력을 생산하는 데 집중하고 있다.

독일 바이오가스협회에 따르면 2020년 기준 독일 내 바이오가스 시설은 9,632개로 연간 전력 생산량이 33.23TWh(테라와트시)에 달한다. 이는 2020년 우리나라 전력 사용량(507.9TWh)의 15%에 달하는 수준이다.

독일은 바이오가스 산업 활성화를 위한 지원 제도를 운용하고 있다. 판매된 전기량만큼 보조금을 지원해주는 ‘kWK Bonus’ 제도와 동식물을 활용한 재생에너지 시설에 보조금을 지원해주는 ‘Nawaro Bonus’ 제도 등이 있다.

이렇게 해서 독일은 바이오가스 생산 시설 1만여 개를 구축했고 덴마크는 도시가스 공급의 25％를 바이오가스로 충당하고 있는 것으로 알려졌다.

바이오 가스 생산목표제 도입의 성공요건은 무엇보다도 관련된 민간부문이 주도적으로 나설 수 있는 여건을 조성해 나가는 일이 선결되어야 과제이다. 해당분야에서의 민간부문이 나서지 않으면 아무리 공공부문에서 애를 쓴다고 해서 성공적으로 재생에너지 사업을 이끌어 나갈 수 없다는 사실을 명심해야 할 것이다.