신재생에너지는 신에너지와 재생에너지가 합친 단어로 신에너지는 기존의 석유와 석탄을 이용한 에너지 외에 새로운 물리력, 새로운 물질을 기반으로 하는 에너지를 말한다. 예를 들어 핵융합, 자기유체발전(자기장과 플라즈마의 성질을 이용한 에너지), 연료전지, 수소 등을 이용하여 에너지를 얻는 것을 의미한다.
반면 재생에너지는 재생 가능한 에너지, 즉 동식물에서 추출 가능한 유지(지방), 에탄올, 바이오매스를 이용한 에너지부터 태양열, 태양광, 풍력, 조력, 지열 의 발전으로 얻는 에너지를 뜻한다.
이번 연재에서는 재생에너지 중에서 바이오매스를 이용한 바이오매스에너지에 대해서 알아보고 그와 관련된 산업에 대해서 소개하고자 한다. 더불어 국내 바이오매스산업의 향후 방향에 대해 살펴보고자 한다.
바이오매스에너지란 무엇인가
바이오매스(biomass)란 일정한 규모로 축척한 뒤에 연소나 발효를 거쳐 에너지원으로 사용할 수 있는 생물체를 뜻한다. 쉽게 설명하자면 목재와 같이 태워서 연료화할 때 목재가 바이오매스가 되는 것이다. 식물의 전분을 발효하여 알코올을 만들 때 식물의 전분이, 농축산폐기물이나 도시 쓰레기를 재생하여 에너지를 만들 때 폐기물이나 쓰레기가 바이오매스다.
결국 바이오매스는 생소한 단어가 아니라 오래전부터 우리 생활에서 흔히 쓰이던 개념이라 볼 수 있다. 마른 잎이나 짚으로 밥을 짓거나 장작불로 증기기관차를 굴리고 횃불로 어둠을 밝히는 것 등은 바이오매스의 직접적인 이용이라 볼 수 있다.
또한 목재를 구워 숯을 만들고 미생물을 사용하여 알코올을 만들거나 메탄가스를 발생시키고 풀이나 짚을 썩혀 퇴비를 만드는 일 등은 바이오매스를 변환해서 활용한 예라고 할 수 있다. 이런 바이오매스를 이용하여 에너지를 만드는 것을 바이오매스에너지라고 한다.
바이오매스에너지가 주목받는 것은 친환경적이고 재생이 가능하며 지구 온난화 진행을 억제할 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 바이오매스에너지를 만드는 원료는 지구 어디서나 쉽게 얻을 수 있다. 나무나 해조류, 사탕수수, 옥수수부터 음식물쓰레기나 가축의 배설물까지 이용 가능한 원료가 다양하다는 장점이 주목받고 있는 것이다.
바이오매스에너지는 크게 세 가지로 나뉜다. 바이오가스, 바이오알코올, 바이오디젤이다.
바이오가스는 주로 유기성 폐기물이 미생물에 의해 분해되는 과정에서 발생한다. 수소나 메테인 형태로 가스를 만들 수 있어 수소자동차의 원료로도 사용할 수 있다.
바이오알코올은 사탕수수나 옥수수와 같은 탄수화물을 효모나 박테리아 등의 미생물로 발효시킬 때 발생하는 에너지다. 이렇게 만들어진 알코올은 가솔린 엔진에 사용할 수 있다. 바이오알코올 중 바이오에탄올은 휘발유와 혼합하여 사용하면 일산화탄소 배출량을 줄일 수 있다. 바이오디젤은 식물성 기름이나 폐식용유 등의 재생 가능한 자원을 알코올과 반응시켜 만든다. 경유와 혼합하여 사용할 수 있다. 국내에서도 경유와 바이오디젤을 혼합한 원료를 판매하고 있다.
세계 각국은 탈(脫)석탄, 탈(脫)석유정책을 지향하면서 바이오매스를 활용한 에너지 개발에 열을 올리고 있다. 현재 전 세계에서 바이오매스 발전을 주도하는 나라는 미국이다. 미국 외 독일, 중국, 브라질, 일본 등도 바이오매스에너지를 생산하고 있다.
이웃나라 일본만 해도 세계에서 5위안에 드는 큰 바이오매스 시장이다. 일본은 2030년까지 바이오매스에너지 생산을 늘리는 것을 목표로 많은 발전소를 세우고 있다.
중국은 2006년 신재생에너지법이 통과된 후 비약적인 발전을 보이고 있는 나라다. 중국은 지난 2017년에 바이오에탄올 생산량 세계 3위에 이를 만큼 커다란 잠재력을 가진 나라다.
국내 바이오매스에너지 발전소 현황
문재인 정부도 세계적인 환경정책에 발맞춰 다양한 지역에서 바이오매스에너지를 활용한 산업을 개발 중이다. 여기서는 국내 바이오매스에너지 발전소를 살펴보고자 한다.
서산시는 전국 최초로 자원 순환형 바이오 가스화 시설 사업을 추진하고 있다. 가축의 분뇨, 음식물, 하수슬러지(침전물찌꺼기) 등의 유기성 폐자원을 통합 처리해 바이오가스를 생산할 예정이다.
충주 음식물 바이오에너지센터에서는 매일 충주시에서 발생하는 음식물쓰레기 80t을 반입해 바이오가스화(化)한 후 저장하고 있다. 여기서 생산되는 바이오메탄은 자동차연료로 쓰이는 압축바이오가스, 도시가스연료 등으로 활용되고 있다.
강원바이오에너지 유기성폐기물 에너지와 플랜트는 국내 유일 바이오가스 자동차 연료화 플랜트이다. 이곳에서는 하루 220t의 유기성 폐기물이 처리되고 약 2먼 ㎡의 바이오가스를 만들고 있다. 이는 택시 600대를 충전할 수 있는 양이다.
동해화학발전소는 국내 최대 용량인 30㎽급 바이오매스 발전소다. 이 곳에서는 폐목재만을 연소해 친환경 저탄소 에너지를 생산하고 있다. 또한 삼척 폐광지역에 연료공급용 우드펠릿(wood pellet, 산림을 벌채하고 남은 부산물을 분쇄해 건조·압축한 바이오매스)공장을 건설해 실직한 탄광노동자들에게 새로운 일자리를 제공하는 역할도 수행하고 있다.
홍천 친환경에너지타운은 지난해 12월 홍천군 북방면 소매곡길 하수처리장 인근에 설립한 발전소로 가축분뇨 바이오가스화 시설, 퇴·액비 자원화 시설, 태양광·소수력발전 시설 등이 있다. 특히 가축분뇨 바이오가스화 시설의 경우 악취의 원인이었던 가축분뇨를 매일 100t 가량 처리해 바이오가스를 생산하고 다시 도시가스로 정제해 마을로 공급하고 있다.
또 퇴·액비 자원화 시설을 통해 하수·가축분뇨 찌꺼기를 매일 퇴비 20t와 액비 3만ℓ로 생산하고 판매하여 연간 5200여만 원의 소득을 올릴 전망이다.
평창군도 올해 산림바이오매스 열병합 발전 사업을 추진한다. 나무를 벌채하고 남은 벌채 부산물을 에너지원으로 활용한 바이오매스에너지로 발전사업, 농업 열 공급사업 및 부대사업을 세울 계획이다. 이 사업으로 농업경쟁력을 향상시키고 새로운 일자리를 창출해 지역경제를 활성화하겠다는 복안이다.
약 6천 평 규모의 바이오매스 열병합 발전소는 바이오매스를 수증기와 반응시켜 청정에너지인 수소를 생산하고 이 수소로 다시 전기를 생산하는 발전 시스템이다. 이 시스템은 기존 발전방식에 비해 효율이 높고 공해배출은 거의 없는 친환경 청정기술이다.
향후 전망
바이오매스에너지는 제2의 석유라고 불릴 만큼 엄청난 잠재력을 가진 에너지이다. 국내 음식쓰레기 및 가축분뇨 등 유기성 폐자원 배출량이 연간 6천만t에 이르는 현실에서 더욱 매력적인 에너지다. 쓰레기 처리 부담을 줄이면서 에너지를 만들 수 있고 무엇보다 친환경적이기 때문이다.
정부는 재생에너지 3020정책에 의해 2030년까지 재생에너지를 전 에너지의 20%로 한다는 목표를 세우고 있다. 2016년 말까지 우리나라의 바이오매스 발전 누적 설비량은 1618㎽였다. 산업통상자원부에 따르면 정부로부터 발전허가를 받아 2020년까지 완공을 앞둔 대형 바이오매스 발전소는 무려 1143㎽에 이른다.
반면 현재 농촌에서는 바이오매스발전소 건립을 우려하는 목소리가 높다. 국내 바이오매스 산업은 풍력이나 태양광보다 진입 문턱이 낮고 설립기간이나 비용이 다른 재생에너지보다 저렴하다. 발전소를 설립하는데 규제도 비교적 적다.
그래서 우후죽순처럼 바이오매스발전소가 허가를 받아 세워지고 있다. 여기서 문제는 국내에서는 우드펠릿을 이용한 바이오매스산업이 대부분이라는 것이다. 동남아 등지에서 제조된 질 나쁜 펠릿을 수입해 연소해 사용하면 오히려 환경오염을 일으킬 위험이 생긴다는 것이다. 무늬만 재생에너지 산업이지 실상은 목재발전소로 전락할 수도 있다.
환경 관계자는 “바이오매스 업계가 설비의 효율을 높이고 수입이 아닌 지역에서 자급자족할 수 있는 바이오매스 수급 체계를 갖추는 것이 중요하다”며 “바이오매스산업에 지역주민이 참여하여 지역의 환경개선에 도움을 줄 수 있는 방향으로 나가야 한다”고 조언했다.
재생에너지 관련 전문가들은 “바이오매스산업은 설비공정만큼 플랜트를 지속적으로 운영하고 생산된 에너지를 잘 활용하는 것이 관건”이라면서 “기술개발에 대한 연구개발 투자를 늘리고 연계된 각 정부 부처 간 협력도 늘려야 한다”고 조언했다.
환경경찰뉴스 이의정 기자