유기성 폐자원 처리과정서 발생하는 바이오가스와 바이오메탄의 가치

유기성 폐자원 처리과정에서는 혐기성 소화(생분해성 유기물질들이 무산소 상태에서 미생물에 의해 분해되는 과정)가 진행된다. 그리고 여기서 메탄, 이산화탄소 그리고 미량의 혼합가스인 바이오가스가 생성된다. 이 바이오가스는 메탄 성분이 45~70%이며 나머지는 대부분 이산화탄소다. 이 중 바이오가스 열량은 16~28MJ/㎥으로 전력 및 열 생산 또는 취사용 연료로 사용이 가능하다. 바이오가스는 고질화를 통해 순수메탄에 가까워지면 바이오메탄 생산을 가능케 하는데 바이오메탄의 저위발열량은 약 36MJ/㎥로 기반공급시설, 천연가스차량 등에 별도 변경 없이 사용할 수 있다. 이런 바이오가스와 바이오메탄은 자원순환과정에서 발생되는 에너지원으로 여러 장점을 보유하고 있다.

에너지화시설은 확대 중이나 바이오가스 활용 현실은 암담

국내 유기성 폐자원 처리 및 이용현황을 보면 대부분 퇴액비화(64%)되고 있으며 정화처리(5%), 사료화(3%), 에너지화(2%) 등의 방법으로 처리 또는 재활용되고 있다. 이에 한국환경공단 주도로 에너지화시설을 2018년 기준 2%에서 2030년 10%로 설치 확대를 진행 중이다. 즉 유기성 폐자원에서 사료화·퇴비화를 축소하고 바이오가스화시설을 대폭 확대해 폐자원이 아닌 자원순환으로 전환하겠다는 것이다. 시설이 확대되면 유기성 폐자원 처리 시 발생되는 바이오가스 양도 2030년 139만㎥/일 생산으로 2019년 대비 약 4배 이상 증가할 것으로 보인다. 다만 문제는 연간 생산된 바이오가스 중 32%가 외부공급, 17%가 발전용으로 쓰이고 나머지 35%는 생산시설 자가 열원 소비, 17%는 미활용돼 대기방출이나 연소처리를 한다는 현실이다. 즉 돈 들여 만들고는 바이오가스를 상당 부분 태워버리는 셈이다.

[유기성 폐자원 처리 전환계획]

[바이오가스 활용 현황]

이렇게 바이오가스가 폐기되는 이유에는 여러 가지가 있는데 큰 원인 중 하나가 딱히 수요처가 없다는 것이다. 우리나라의 경우 유럽처럼 전기뿐 아니라 도시가스에도 신재생에너지 공급인증서(REC)를 부여하는 방안이 없어 생산자, 판매자, 소비자에게 특별한 장점이 없고 기존 도시가스사업자 배관망 혼입 등과 같은 사업도 기대하기 어렵다. 민간업체들이 바이오가스를 활용한 친환경 및 탈탄소 발전 사업에 수익성문제로 뛰어들기 어려운 것이 현실이다.

그리고 SMP(System Marginal Price, 계통한계가격 / 전력량에 대해 전력거래 시간대별로 적용되는 전력시장가격)의 경우 2013년 대비 2020년에는 50.7%, REC는 63.3% 하락하기도 했다. 유럽처럼 바이오가스로 전력을 생산할 수 있도록 충분한 차액지원(FIT 제도)이 이루어지는 것도 아니며 특히 낮은 REC 가중치 때문에 에너지화 사업 수익성 향상에 한계가 있다는 이유에서다. 그래서 바이오가스 에너지화 사업을 하는 기존 업체는 시설 운영에 어려움을 겪고 있고 신규 발전 에너지화 사업을 추진하려는 기업도 적을 수밖에 없다.

[SMP & REC 평균가격 추이] * 단위 : 원/kW

바이오가스 활성화를 위한 여러 제안들

이에 이런 현실적 문제를 해소하고 바이오가스 활성화가 좀 더 원활하게 이뤄지기 위해서는 바이오가스의 에너지화 사업에 대해 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치를 상향 조정해야 하지 않을까 싶다. 현재 바이오가스 관련 REC 가중치는 1.0에 그치는데 이를 지금보다 0.5~1.0 이상 높일 시 바이오가스 에너지화 사업 수익성은 좋아질 것이다. 즉 활성화의 핵심인 REC 가중치가 ▲해상풍력 2.0~2.5 ▲미이용 산림 바이오매스 2.0 등 다른 신재생에너지와 비교했을 때 낮다는 게 문제이므로 발전 등 대규모 시설 투자의 경제성 향상을 위해서는 가중치를 상향 조정할 필요가 있다.

또 바이오가스화 시설은 기타 신재생에너지와 다르게 가스 발생과정에서 황화수소와 실록산이 발생하는데 이것으로 예상치 못한 시설 노후화 문제가 생겨 유지관리 시 큰 추가비용이 발생한다. 그래서 바이오가스업계에서는 REC 국비보조 차감분 일부를 사업자에게 환원해주는 것이 필요하다는 입장이다.

바이오가스 REC 상향 조정의 다른 방법으로 연료전지 REC 적용방식에서도 대안을 찾을 수 있다. 바이오가스를 수소화해 발전을 추진하는 발전사업자에게 추가 REC 인센티브를 제공하면 유기성 폐자원 바이오가스화 사업 확대 및 민간기업 참여가 충분히 이루어질 것이라 생각된다.

바이오가스는 미래 에너지 안보의 주축 될 것

유럽에서는 이미 바이오가스를 에너지자원으로 역할 강화하는 작업이 활발히 진행 중이다. 특히 EU 집행위원회는 對러시아 에너지 의존도 감축을 통한 에너지 안보 향상과 지속가능한 에너지 공급방안 마련을 목표로 하는 행동계획 REPowerEU입법문서를 올해 3월 8일에 발표했다. 주요 내용은 2030년 이전까지 러시아산 화석연료 수입을 완전히 중단하기 위한 것으로 ▲건물 부분 에너지 소비구조 개선 ▲재생에너지 보급 확대 ▲가스 수입선 다변화 ▲바이오가스 및 그린수소 개발 촉진 등이 제시됐다. 즉 EU에서 바이오가스의 위상은 에너지 안보의 주축인 것이다.

우리나라는 현재 REC 조정 및 수소법이 개정 전이지만 삼천리ES의 경우 수소연소발전의 우수성을 파악하고 바이오가스를 활용한 수소발전 사업 활성화를 위해 지난 2월 파나시아와 바이오가스를 수소화하는 시스템 보급 관련 업무협약을 체결, 이렇게 생산된 수소를 활용해 발전 가능한 일본 KHI 수소터빈을 한국에 보급하기로 했다.



마지막으로 정리해본다. 바이오가스와 바이오메탄은 청정에너지 전환에 기여하고 많은 에너지 관련 지속가능개발 목표를 달성하는 데 도움을 줄 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다. 이에 바이오가스와 바이오메탄의 에너지원으로서의 효과적 성장은 반드시 필요한 부분이다. 그렇기에 ▲지속가능한 원료 공급(유기성 폐자원) ▲바이오가스 및 바이오메탄 공급 지원(REC 상향조정 등 경제적 혜택 지원) ▲바이오가스 및 바이오메탄 소비 지원(에너지원 사용 시 RE100 인증 비즈니스 혜택 등) 등의 정책적 지원 또한 우리에게는 절실하다.