바이오가스, 바이오디젤 등 활성화 위해 가격 현실화 필요 

바이오가스 에너지로 생산한 전력의 판매가가 태양광보다 너무 낮아 축산분뇨를 이용한 신재생 에너지사업 활성화에 걸림돌이 된다는 주장이 제기되고 있다. 

제주도는 농업회사법인인 (주)제주축산바이오(대표 양용만)가 양돈 분뇨를 처리하는 과정에서 나오는 바이오가스 에너지로 발전기를 돌려 전기를 생산하는 바이오가스 플랜트를 제주에서는 처음으로 지난해 10월 준공했는데, 하루 평균 양돈분뇨 50T을 투입해 총 18만3천477kWh의 전력을 생산했다.

제주축산바이오는 생산한 전력을 한국전력에 팔아 모두 2천278만원의 수입을 올렸으나 정부가 고시한 바이오가스 에너지의 전력 판매가격이 너무 낮아 경영에 어려움을 겪고 있다는 것. 정부가 고시한 신재생 에너지별 전력 판매단가가 kWh당 바이오가스가 72.7〜85.7원으로 태양광 646〜716원보다 최대 10배나 싸고, 풍력 107.3원보다도 훨씬 낮아 수익성이 떨어지기 때문이다.

신재생 에너지 선진국인 독일은 바이오가스의 전력 판매단가를 태양광의 50% 수준으로 적용, 관련 산업을 적극적으로 육성하고 있다.

바이오가스 상용화 현실성 담보해야

이처럼 바이오가스 상용화를 통한 효율적 이용을 위해서는 실현 가능한 중장기 국가목표를 수립하고 정책의 일관성을 위해 액션 플랜을 수립해야 한다는 지적이 제기되고 있다. 이와 함께 바이오가스 에너지화 사업을 주관하는 통합조직이 필요하며 재정, 기술, 사업, 정책, 기획을 통합한 태스크포스를 운용해야 한다는 주장도 있다.  

환경부와 한국환경공단이 주최하는 제6차 바이오가스 포럼이 생산・이용 활성화를 주제로 포럼이 개최됐다.  

이날 주제발표자로 나와 유럽의 바이오가스 정책을 소개한 이영민 리-텍 솔루션 대표이사에 따르면 유럽은 신재생에너지의 가장 주요한 세 가지 요인으로 ▶독점을 배제한 상대적 경쟁력 확보 ▶친환경적이며 지속 가능 ▶안정적 공급 등을 꼽는 가운데 이들 세 가지 요인을 충족하는 대표적인 신재생에너지원으로 바이오가스를 선정해 상용화에 적극 나서고 있다. 

유럽의 신재생에너지 2020 액션 플랜에 의하면 2020년 분담목표 20%를 달성하기 위해서는 바이오에너지의 역할이 중요하며 바이오에너지의 최소 25% 이상을 바이오가스가 담당할 것으로 예측됐다. 

이 액션 플랜에서 바이오가스는 활용성이 우수하고 열과 전기의 동시 생산에 유용하며, 차량연료 적용성이 우사하고, 기존 천연가스와 혼용이 가능하다는 평가다. 

아울러 지속가능한 공급이 가능한데다 다양한 폐기물의 확보 용이성, 천연가스의 수입대체 가능 등 다양한 장점을 갖고 있어 최우선적으로 추진할 에너지라고 평가됐다. 

유럽의 바이오가스 2020 로드맵과 함께 유럽협의회는 지난해 5월 바이오가스 맥스 프로그램을 채택, 공식적으로 지원하고 나섰다. 이에 따르면 2020년 수송용 연료 신재생에너지 목표의 3분의 1을 바이오가스로 활용한다는 것이다. 

이와 함께 바이오가스를 차량연료로 정제해 가스차량에 적용, 시범운행하는 바이오 맥스 프로젝트가 진행 중으로 여기에는 7개국 32개 협력업체가 참여하고 있다. 바이오가스의 에너지화 정책을 발표한 이재덕 환경부 자원순환국 폐자원에너지팀 사무관에 따르면 2014년까지 하루 4758톤 규모의 바이오가스화 시설 21개소를 운영할 계획으로, 이같은 생산규모는 도시가스로 환원 시 11만 가구가 사용할 수 있는 물량이다. 

환경부는 바이오가스의 실효성을 높이기 위해 바이오가스 자동차연료 제조기준을 신설하고, 도시가스로 공급할 수 있도록 하는 등 관련제도의 개선을 지속적으로 추진한다는 계획이다. 

또한 매립가스 자원화와 관련한 데이터베이스 구축을 추진하고, 관계부처의 R&D사업과 민간업계의 신기술 개발 지원을 더욱 강화할 방침이어서 바이오가스의 활성화가 한층 탄력을 받을 것으로 기대된다. 

바이오디젤, 2012년부터 혼합 의무화에 따른 문제  

정부가 2012년부터 경유와 바이오디젤 혼합을 의무화했다. 하지만 원료 수급 문제와 소비자 가격부담 등 해결해야 할 문제들이 산적해 있다. 

지식경제부는 폐식용유나 팜유, 대두유 등을 사용한 바이오연료 시장을 키우겠다는 목표로 2012년부터 바이오디젤 혼합 의무화를 도입했는데 당초 2013년으로 예정됐던 혼합 의무화 도입이 1년 빨라진 것은 바이오디젤 면세 혜택 종료가 내년으로 앞당겨졌기 때문.

면세혜택 종료와 혼합 의무화 도입이 이어지지 않는다면 영세기업들이 줄지어 문을 닫을 수 밖에 없다는 바이오디젤 업계 목소리가 적극 반영된 것. 하지만 실효성에 대한 논란이 커지고 있다. 

국내 바이오디젤 제품 중 70%가 팜이나 대두 등 수입원료를 사용하고 있어 수급과 가격 측면에서 한계가 있다. 정부가 야심차게 준비했던 유채단지 시범사업은 실패했고 폐식용유 활용량을 늘여도 지난 4년간 원료 수입의존도는 개선되지 않았다. 새롭게 떠오른 대안은 돼지기름 같은 동물성 바이오디젤과 해조류 등 차세대 바이오연료이다. 

또 장기적으로는 현재 R&D를 진행하고 있는 해조류 등에서 바이오디젤을 추출한다면 지금보다 원료 해외의존도는 줄어들 것으로 본다. 또 다른 문제는 가격이다. 현재 바이오디젤 가격은 곡물가 상승으로 경유가의 2배 수준이며, 2020년 이후에나 경유 수준으로 떨어질 전망이다. 면세혜택이 종료되고 바이오디젤 혼합이 의무화된다면 가격 부담은 온전히 소비자의 몫이다. 

폐기물 에너지 시장 확대 대기업・중소업 역할 ‘톡톡’

폐기물 에너지 산업을 이끄는 곳은 자본과 기술을 겸비한 대기업들이다. SK에너지, GS칼텍스, 한솔이엠이 등 미래 성장동력 확보를 위해 폐기물 에너지화 사업 등에 적극 투자하고 있다.

GS칼텍스의 자회사인 GS플라텍은 지난해 4월 플라즈마를 이용해 폐기물을 처리하는 것은 물론 처리 과정에서 발생하는 합성가스를 에너지로 얻어내는 기술을 통해 본격적으로 이 사업에 진출했다. GS플라텍 기술의 강점은 폐기물 처리 과정에서 발생하는 기체를 에너지로 회수함과 동시에 다이옥신과 같은 환경오염 물질은 거의 배출하지 않는다는 점이다.

한솔그룹의 환경엔지니어링 기업인 한솔이엠이는 24일 음식물 폐기물, 하수 슬러지 등 각종 유기성 폐기물에서 발생하는 가스를 액화시켜 연료로 사용할 수 있는 액화바이오메탄(LBMㆍLiquefied Bio-methane) 기술 개발에 성공했다. 이는 국내 처음이자 세계 4번째로 이뤄진 성과다.

액화바이오메탄은 열차, 차량, 선박 등에 사용되는 LNG를 대체할 신재생 연료로, 가정용, 산업용, 발전용 연료의 대체 에너지로도 사용할 수 있어 2015년부터는 연간 1,000억원 이상의 천연가스 수입대체효과가 있을 것으로 전망된다. 액화바이오메탄 생산기술은 전 세계적으로도 미국 및 유럽의 3개 회사만이 보유하고 있는 바이오 에너지 관련 신기술이다.

한솔이엠이가 기술개발 단계에서 수도권매립지에 설치, 운영중인 액화바이오메탄 생산 플랜트는 하루에 3,785ℓ의 액화바이오메탄을 생산하고 있는데, 이는 시내버스 약 30대가 하루 260km를 운행할 수 있는 양이다. 한솔이엠이는 2007년부터 지식경제부의 ‘신재생에너지 기술개발사업’의 일환으로 액화바이오메탄 생산기술 개발을 추진했고, 최근 지경부로부터 기술개발 최종 성공 판정을 받았다.

지금까지 국내에서 바이오가스는 보일러나 열병합 발전에만 사용했는데 이는 투입대비 에너지 생산효율이 낮고 생산지 부근에서만 이용이 가능해 효율성면에서 한계가 있었다. 하지만 기체 상태의 바이오가스를 액화바이오메탄으로 전환시켜 발열량도 높아지고 저장성 및 이동성도 크게 개선됨에 따라 바이오가스의 부가가치를 획기적으로 향상시킬 수 있게 됐다고 한솔측은 설명했다.

한솔이엠이는 이번 기술 개발로 향후 저탄소 녹색성장정책의 일환으로 추진 예정인 신재생연료 의무혼합제도(RFS)의 도입 시에는 액화바이오메탄 산업도 크게 활성화 될 것으로 전망하고 있다.

액화바이오메탄 관련 산업은 2015년께 시장규모가 국내 3,200억원, 세계적으로는 약 15조원 이상 늘어날 것으로 예상되며, 다른 신재생연료인 바이오디젤, 바이오에탄올에 비해 온실가스 배출량을 절반 이하로 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.

정형근 한솔이엠이 대표 “이번 기술 개발과 관련해 3건의 특허 등록을 마쳤고, 내년부터 대량 생산설비를 갖추고 후속 연구를 시작해 2014년부터는 본격적으로 상업화 단계에 뛰어들 계획”이라고 밝혔다.

국가산업단지내 대기업 - 중소기업 협력 개발

울산국가산업단지 내 SK에너지(주)와 (주)엔바이론소프트, 녹산하수처리장은 생산공정에서 발생하는 유기부산물 재활용해 참여 기업들이 모두 경제적 이익을 창출하고 있다.

SK에너지(현 SK이노베이션)는 화학 원료 물질인 부탄디올(Butanediol) 제조 공정에서 발생(일일 16.8톤)하는 부산물에 고농도 포름알데히드가 포함돼 있어 처리에 상당히 어려움을 겪고 있었다.

이에 SK에너지는 엔바이론소프트와 손잡고 폐수 무독화시설을 갖추고, 부산물에서 포름알데히드를 제거한 후 남은 잔류 유기물을 녹산하수처리장에 질소 처리용 외부탄소원으로 공급했다.

SK에너지는 폐기물 처리비 절감으로 연간 9억원의 경제적 이익을 얻었다. 유기부산물의 옥성제거처리해 대체 탄소원 공급한 엔바이론소프트는 연간 2억5,000만원의 판매수익을 창출했다. 녹산하수처리장은 질소처리용 메탄올을 대체할 원료를 저렴한 가격에 제공받아 연간 8억4,000만원의 비용을 절감하고 있다.

청주산업단지에서는 소각장에서 대기로 배출하는 폐열을 스팀 생산에너지로 전환시켰다.

산업폐기물 업체인 (주)한세이프는 소각장에서 버려지는 폐열로 스팀을 생산해 LG화학에 공급하고 있다.

이로 인해 (주)한세이프는 연간 28억5,000만원의 수익을 얻고, LG화학은 스팀생산 연료비의 6억3,000만원을 절감했다. 이는 연간 화석연료 5,300toe(석유환산톤이라 부르면 원유(석유) 1톤을 연소하였을 때 발생하는 열량으로 1toe는 1,000만0kcal)사용과 이산화탄소 1만1,600톤 배출을 줄이는 효과를 가져왔다.

여수국가산업단지에서 싱크대 선반 등에 사용되는 인조대리석을 생산하는 (주)제일모직 여수공장은 제품 생산과정에서 연 3만톤 정도의 폐기물이 발생, 전량 소각하거나 매립했다. 하지만 최근 (주)알앤이가 폐인조대리석을 열분해해 아크릴 수지와 순수 알루미나를 회수하는 방법을 개발하면서 문제를 해결했다.

제일모직은 알앤이에 폐인조대리석을 무상으로 공급하고, 알앤이는 열분해를 통해 얻은 아크릴 수지와 알루미나를 각각 (주)남도아크릴과 (주)유니온 등에 판매해 연간 19억원의 수익을 올리게 됐다. 제일모직도 매년 3억원 이상의 인조대리석 폐기물 처리비용을 더 이상 지출하지 않게 됐다.

한편 폐・부산물의 기업간 순환연계를 통해 자원 및 에너지 이용 효율을 극대화하고 환경오염물질의 배출을 줄이는 생태산업단지(EIP) 구축은 2005년부터 시작돼 2014년 12월 완료될 예정이다.

2005년부터 지금까지 30건 사업으로 연간 1,119억원의 경제적 성과와 이산화탄소 등 대기오염물질 62만톤을 줄이는 효과를 거뒀다.

이러한 EIP 구축사업은 세계 각국에서도 주목하고 있다. 국제학술단체인 국제산업생태학회가 격년제로 여는 ‘제7차 산업생태 국제컨퍼런스’를 오는 2013년 7월 울산에서 개최키로 했다.

지식경제부는 미국 버클리대에서 열린 ‘제6차 산업생태 국제컨퍼런스’에서 한국산업단지공단과 중국과학원, 일본국립환경연구소가 생태산업개발 촉진을 위한 한・중・일 3개 기관간 교류・협력 합의각서를 체결했다.

중소기업, 독자적 폐기물 에너지 시장 창출

한편 대기업 못지않게 중소기업들의 움직임도 활발하다.

중앙엔지니어링는 산업・생활 폐기물을 에너지로로 바꾸면서 친환경 전도사를 자처하고 있다. 중앙엔지니어링은 지난 95년 중앙개발 설립을 시작으로 현재 건축, 토목, 환경 부문에서 신재생에너지 사업에 집중하고 있다. 녹색기술 인증 보유기업이면서 연소기의 연소실내 공기공급 장치, 복수 개의 생활폐기물 고형연료분배부를 구비한 연소기, 연소실내의 잔재 처리장치 등 특허도 다수 확보한 기술혁신형 강소기업이다.

일상에서 버려지는 생활폐기물 및 산업폐기물 중 재활용이 가능한 폐기물을 선별한 후 불에 태울 수 있는 폐기물만을 파쇄, 분쇄, 교반, 압축, 성형과정을 거쳐 품질ㆍ등급기준에 적합하게 제조해 연료로 만든 고형연료를 사용하는 중앙RDF전용보일러는 화석연료와 혼소 없이 RDF, RPF, WCF를 독립적으로 연소할 수 있는 국내 유일의 100% 고형연료 전용보일러라는 점에서 높이 평가 받고 있다. 현재 인제군과 각 군 부대의 협조로 인제군자원화시설 인근 부지에 상용화를 위한 실험플랜트를 설치, 연료 제조와 보일러 연속가동을 통한 운전 매뉴얼 제작 및 기술 업그레이드 작업을 진행 중에 있다.

무엇보다 100% 국산화 기술로 해외에 로열티를 주지 않아도 되고, 기존 제품의 2/3 수준의 가격경쟁력을 확보했다. 또 에너지 회수가 필요한 기존 소각시설과 농공단지 에너지 공급, 농가 시설하우스 열공급, 집단주거시설의 에너지 공급이 가능하며 전기 생산을 병행 할 수 있다. 이로써 대체연료 사용 촉진으로 인한 국가 에너지비용의 대폭적인 절감 효과와 온실가스 배출 저감으로 인한 국제적인 저탄소 친환경 국가로의 이미지가 한층 더 올라갈 수 있으리라 기대된다. 김영일 대표는 “향후 산학연 및 기술 연구기관과의 긴밀한 협력으로 맞춤형 보일러 보급을 위한 제품의 다양화와 디자인 개발로 국내에서는 물론 해외에서도 인정받는 기업으로 비상하겠다”고 당찬 포부를 밝혔다.

도화엔지니어링은 대산이엔티와 1,100억원 규모의 고성 그린에너지 플랜트 건설사업 EPC 계약을 체결했다.

고성 그린에너지 플랜트 사업은 대산이엔티가 외화유치를 통해 추진 중인 민간 주도 첫 폐기물 자원화 및 에너지생산 산업단지다. 경남 일대 산업단지 및 조선소에서 배출되는 사업장 폐기물을 주원료로 폐플라스틱순환연료(RPF), 아스콘, 순환골재 등으로 순환하고 소각 시 발생하는 여열을 통해 전력해 한국전력에 판매한다는 구상이다.

도화는 앞서 지난 4월 대산이엔티와 설비 조달 및 건설을 위한 양해각서(MOU)를 체결했고 이번에 본계약을 맺었다.

대체에너지 전문연구기업 (주)케이엘에너지가 폐기물을 재활용해 연간 약 4조5천억원의 경제효과를 불러일으킬 것으로 기대되는 획기적인 신재생원료 “NF-70"을 개발한데 이어 세계 최초로 상용화에 성공했다.

NF-70의 생산공정은 페글리세린을 미세입자화해 중유에 내포되도록 하는 것이 핵심기술. 산업체(발전소)가 보유한 보일러의 상황에 따라 중유와 페글리세린 혼합비율을 선택해 사용 할 수 있는 것이 특징으로, 최근 실시한 정밀테스트 결과 페글리세린을 70% 유화해 산업용보일러에 연소했을 경우 기존 중유 대비 약 57% 이상의 연료절감 효과를 보였다.

2010년 에너지 통계연보에 따르면 2009년 국내에서 소비된 중유는 연간 약 1,100만톤에 이른다. NF-70는 인도네시아, 말레이시아 등에서 팜(Palm)으로부터 팜유(Palm Oil)를 생산하고 남은 폐글리세린을 이용해 중유와 섞어 연료화 하는데, 현지에서는 활용방안이 없어 거의 대부분이 방치・폐기되고 있는 폐기물을 자원화 한다는 점에서 고무적이며, 무엇보다 생산원가가 매우 저렴한 것이 강점이다.

식물로부터 정제되었기 때문에 독성이 없고, 공해 발생이 적은 에코연료로 활용할 수 있어 공해감소 효과도 기대된다. 실제로 환경개선효과 측면에서도 이산화탄소(CO2) 38%, 황산화물(SOx) 40.2%, 질소산화물(NOx) 23.4%, 먼지 48.7% 등 환경오염물질 배출 저감 효과가 입증됐다.

한편, (주)케이엘에너지는 연내 국내외의 유류발전소, 열병합발전소 등과 NF-70연료공급 계약을 추진 할 계획이며, 향후 본격적인 사업추진은 관계사인 (주)한진피앤씨를 통해 진행할 예정이다.

환경플랜트 전문기업인 (주)포스벨은 생활쓰레기 자원화 및 에너지화 분야의 핵심인 선별 시스템을 연구개발 ・ 제작 ・ 상용화한다. 국내외 다수의 매립지 정비공사와 건설현장의 불법 매립 폐기물 처리 공사를 수행하며 일본과 브라질 등 세계 여러 나라로 환경 플랜트를 수출하고 있다. 폐기물 선별 기술인 ‘매립폐기물 고효율 선별 ・ 재활용(SUPEX) 시스템’과 ‘생활폐기물 전처리(MBT) 시스템','순환형 매립장정비(SLR) 시스템’ 등을 확보했다. 이들 기술은 현재까지 국내외 100여건, 금액으로는 총 800억원어치의 매립지 정비사업에 사용됐다.

선진국에서 매립지 폐기물 후처리 기술의 사업화에 성공한 회사는 영국 파워스크린과 미국 와일드캣 등이 있다. 하지만 포스벨의 기술은 이들보다 우수하다는 평가를 받고 있다. 매립 폐기물의 후처리는 ▲악취 제거 ▲폐기물 운반 ▲흙, 가연성, 불연성 물질로 선별 ▲재활용 등의 과정을 거친다. 이 중 선별 과정이 핵심 단계로 포스벨이 개발한 ‘슈펙스 시스템’이 바로 폐기물을 선별하는 기계다.

내부에 설치된 ‘스크린 막힘 방지’ 칼날장치와 바깥쪽에 솔과 같은 기계식 회전 레이크가 막힘이나 2차 오염 없이 흙의 95%를 선별해낼 수 있다. 기존 제품이 에너지화하거나 재활용이 가능한 물질의 분리 성공률이 50% 수준인 데 비해 포스벨 제품은 이를 85% 수준까지 높인 것으로 평가받는다.

“쓰레기도 에너지다”  에너지 개발 본격화

GS플라텍, 중부발전, 현대건설, 마이크로웨이브 등 진출