제Ⅳ장 국내 사업 현황 및 문제점 33 연도 가축분뇨 음식물쓰레기 음폐수 하수슬러지 병합처리 합계
2009 9
(22,468)
2 (298)
5 (1,633)
20 (22,468)
13 (12,905)
49 (37,894)
2010 7
(23,595)
2 (298)
6 (1,160)
20 (23,595)
15 (15,180)
50 (40,743)
연도 바이오가스 생산량
용도별 이용량
발전 가스공급 자체이용 합계 단순처리
2009 139,799 (100.0)
18,794 -
4,798 -
86,342 -
109,934 (78.6)
29,865 (21.4) 2010 157,074
(100.0)
25,811 -
9,701 -
88,886 -
124,398 (79.2)
32,676 (20.8)
되고 있다. 2010년말 현재 유기성 폐자원에서 바이오가스를 생산하여 이용하는 시설은 50개소로 2009년 대비 1개소가 증가되었다. 2010년 은 전년도에 비해서 거의 비슷한 수준이나 병합처리시설에 의한 처리 용량의 증가가 나타나고 있다.
<표 Ⅳ-4> 유기성 폐자원 에너지화 시설 현황 및 시설 처리 용량 (단위 : 시설 수, 톤/일)
자료 : 환경부, 『2010 폐자원 에너지 통계자료집』, 2011.7.
한편, 유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 활용 현황을 살펴보면 2010년 현재 157,074천m3로 2009년에 비해 12.4% 증가되었 다. 이 가운데 79.2%가 전기생산 및 보일러 연료 등으로 활용되고 있
으며, 나머지 20.8%는 단순 처리되고 있는 실정이다.
<표 Ⅳ-5> 유기성 폐자원에 의한 바이오가스 생산 및 이용량 (단위 : 천m3/년, %)
자료 : 환경부, 『2010 폐자원 에너지 통계자료집』, 2011.7.
유기성 폐자원의 현황을 부문별로 살펴보면, 먼저 현재 가동 중인 가축분뇨 혐기성 소화시설은 비교적 소규모로 생산되고 있으며, 바이 오가스의 양도 적은 편으로 열병합발전을 하기에는 부족한 실정이 다.21) 또한 바이오가스 이용 측면에서 효율성이 낮은 것으로 알려져 있으며 소화액 처리의 어려움이 있다.
음식물쓰레기의 경우에는 축분에 비해 단위 무게당 에너지 밀도가 높아서 더 많은 양의 바이오가스 생산을 기대할 수 있다.22) 그러나 음 식물쓰레기는 염분과 수분 함량이 높고, 이물질과 섬유질이 많아서 음 식물쓰레기만을 통해 바이오가스를 생산할 경우 처리에 어려움이 있 다. 그리고 관련시설의 운영 경험이 부족한 실정이다.
한편, 혐기성 하수슬러지의 경우 소화조가 설치된 시설은 69개소이 지만 실제 바이오가스를 생산하고 있는 시설은 <표 Ⅳ-4>에 나타난 바 와 같이 20개소에 불과하다. 그리고 이들 시설에서의 가스 발생량이 저조하고, 소화조의 가동률이 낮은 것으로 알려져 있다. 대부분 하수 처리장에서 생성되는 바이오가스는 소화조 가온용으로 활용하고, 잉여 가스는 연소 처리하고 있기 때문에 하수슬러지의 에너지화 측면에서 의 개선이 필요한 실정이다.
이와 같이 바이오가스의 에너지화는 한 가지 바이오가스 처리 방식 으로는 가스 발생량이 적기 때문에 보다 많은 바이오가스를 얻기 위해 서는 세 가지를 혼합하여 처리하는 통합 처리방식이 보다 효율적이다. 국내에서는 경기 파주(80톤/일, 2004년 설치 공공시설), 경남 창녕(100 톤/일, 2008년 설치 민간시설), 충남 아산(100톤/일, 2008년 설치 연구 시설) 등에서 음식물과 축산분뇨, 음폐수, 하수슬러지 등을 통합 처리
21) 박대원(2010), p. 104.
22) 박대원(2010), p. 105.
제Ⅳ장 국내 사업 현황 및 문제점 35 매립지 사용형태 시설용량
(M W )
가스활용량
(m3/분) 설치연도 시행기관
수도권매립지
발전
50 550 20 07 에코에너지
부산 생곡 5 5 0 20 01 서희건설
광주 운정동 2 2 0 20 03 서희건설
대전 금고동 3.4 6 4 20 03 효성
청주 학천리 1 1 0 20 04 서희건설
군산 내초동 1 1 0 20 02 청우이엔씨
순천 왕지 1 1 0 20 05 미래에너지
여수 만흥 1 1 0 20 05 한려에너지
포항 호동 2 2 0 20 02 서희건설
제주 회천 2 2 0 20 03 서희건설
서울 난지도
가스공급
50G cal/h 232 20 02 한국지역난방
대구 방천리 1.5 130 20 06 대구에너지 울산 성암동 중질가스공급 3 0 20 02 S K
하여 열과 전기를 생산하고 있다.
둘째, 매립가스를 살펴보면 생활폐기물의 매립장에서 발생하는 매탄 과 이산화탄소 등의 바이오가스를 회수하여 에너지원으로 활용하는 형태이다. 즉 유기성 폐기물을 매립하여 가스가 발생할 경우 포집하여 소각하거나 발전 연료화, 가스공급 등에 활용하고 있다. 매립가스는 온실가스 저감에 의한 국제적인 배출권 거래와 CDM사업에 활용함으 로써 매우 큰 경제적 이익을 창출할 수 있다.
<표 Ⅳ-6> 국내 바이오가스 생산 매립시설 현황
자료 : 이준표 & 박순철(2010.12.17), p. 45; 박대원(2010), p. 104.
매립가스(A) 수력 기타1) 신재생발전(B) A/B(%)
2004 146,927 4,329,362 57,314 4,533,603 3.2
2006 154,521 3,468,233 276,614 3,899,368 4.0
2008 412,996 3,070,457 744,022 4,227,475 9.8
2009 448,728 2,821,530 1,347,628, 4,617,886 9.7
국내 매립장의 250개소 가운데 15개소는 민간투자 방식으로 매립가 스의 자원화 시설을 설치하여 운영하고 있다. 수도권 매립지와 난지도 를 제외하고는 대부분 규모가 5MW 이하인 것으로 나타나고 있다. 그 리고 소규모의 매립장은 경제성이 부족하여 매립가스를 활용하지 못 하고 대기로 확산되고 있는 실정이다.
매립가스의 발전량을 살펴보면, 2004년부터 지속적으로 증가하여 2009년에서 전체 신재생발전에서 차지하는 비중이 약 10%에 이르고 있다. 신재생발전에서 50% 이상의 비중을 차지하고 있는 수력발전을 제외하면 매립가스가 신재생발전에 상당히 큰 기여를 하고 있다. 그러나 2005년부터 음식물류 폐기물의 매립이 금지되면서 매립되는 폐기물 가운데 유기물이 감소함에 따라 가스 발생량이 감소될 여지는 있다.
<표 Ⅳ-7> 매립가스의 발전량 및 신재생발전 비중
(단위 : MWh)
주 : 1) 기타에는 태양광, 풍력, 바이오가스, 연료전지 등이 포함되어 있음.
2) 신재생발전에서 수력이 차지하는 비중이 2004년 95.5%에서 2009년 61.1%로 하락하고 있음.
자료 : 에너지관리공단, 『2009년 신재생에너지 보급통계』, 2010.12.
제Ⅳ장 국내 사업 현황 및 문제점 37 사업장 용도 우드칩소요량(ton/년) 비고 한국지역난방공사
대구지사 전력+증기 25,000 WCF 전소
서대구 열병합발전 전력+증기 60,000 WCF 전소
엘콘파워 전력+증기 80,000 WCF 전소
전주제지 전력+증기 200,000 RDF/WCF
혼소
정부는 2013년까지 매립가스 회수시설 25개소를 확충하도록 계획하 고 있다. 이에 따르면, 주로 열병합발전은 대규모 매립장 시설에서 활 용하고 도시가스로의 정제는 중규모 매립장에서 이용될 계획이지만 현재 도시가스로 활용되는 양은 미미한 수준이다.
셋째, 목질계 바이오매스를 살펴보면, 우드칩은 대용량의 열병합발 전에 활용되고 있으며, 목재펠릿은 열활용에 많이 이용되고 있다. 우 드칩은 주로 임목, 생활 폐목재, 건설 폐목재 등을 단순 가공하여 저 장, 이송 및 공급의 편의성이 높아지는 장점이 있지만, 수분함유 비율 이 높고 불균일한 단점이 있다. 대용량의 자동화된 난방시스템, 열병 합발전 등에 주로 사용되면 분쇄 과정에서 소비되는 에너지는
2~5kWh/ton으로 잠재열량의 0.5%이하이다. 자동화 시설에서 연료로
사용하기 위해서는 최적의 균일한 크기로 유지하고, 수분함량을 낮게 유지하는 것이 중요하며, 수분함량에 따라 발열량이 달라지기 때문에 저장 및 보관에도 주의가 필요하다.23)
<표 Ⅳ-8> 우드칩을 이용한 열병합발전 현황
자료 : 한국환경자원공사, 『Waste to Energy Report, Vol 1 개정판/Vol』, 2009.12.
23) 한국환경자원공사(2009.12), p. 243.
현재 국내에서 신재생에너지 중 열병합발전을 통한 집단에너지사업 이 이루어지고 있는 대표적 사업이 우드칩을 활용한 전소 열병합발전 사업이다. 국내의 사업장은 한국지역난방공사 대구지사, 서대구 열병 합발전, 엘콘파워 등이 있다.
한편 우드펠렛의 경우는 톱밥이나 목피 및 폐목재를 균일하게 파쇄 하고 압축한 형태로 성형 과정에서 에너지가 소모되고, 최소 발열량이 약 4,000~5,000kcal/kg이며, 수분함유 비율이 8~13%의 특성을 지고 있 다. 모양과 수분 함유율이 일정하여 자동운전기기에 적합하고 압축으 로 밀도가 높아서 수송에서 적합하지만, 성형 과정에서 에너지 소비와 연소후 남은 재의 처리에 따른 문제가 있다. 목재펠릿은 주로 가정용 보일러 등 소규모 난방시설용도로 공급되고 있으나24) 국내에서는 원 료비용이 높아서 열병합발전에는 아직 사용되지 않고 있다.
나. 폐기물 에너지 시장과 보급 현황
폐기물의 경우에는 대표적으로 소각폐열 보일러 시설과 고형폐기물
(RDF) 분야, 그리고 열분해 유화 및 가스화 분야 등을 들 수 있다. 이
가운데 현재 소각열 회수 이용이 폐기물 에너지 이용량의 큰 부분을 차지하고 있으며, 열분해 유화 및 가스화 분야는 국내 기술 수준이 미 약하고 산업화 보급 실적이 거의 없다.
우선 소각폐열 보일러 시설에 대해서 살펴보면, 국내에서 폐기물 소 각열의 이용은 기술개발의 초기인 1980년대 후반부터 1990년대 초반 에 집중적으로 추진되었다. 1990년대 중반 이후에는 폐기물 에너지화 에 대한 관심이 고조되면서 고분자 폐기물에 대한 유화기술과RDF 제
24) 한국환경자원공사(2009.12), pp. 243~244.
제Ⅳ장 국내 사업 현황 및 문제점 39
조기술 등 보다 새로운 에너지화 기술개발이 본격적으로 추진되었고 소각열 회수이용에 대한 자원은 줄어들게 되었다.25)
그러나 소각열 회수 이용 시설은 국내 집단에너지사업에서 신재생 에너지관련 연료로서 이미 가장 많이 보급되어 운영되고 있다. 최근에 는 기존 소각 시설에서 버려지거나 미활용되고 있는 폐열에 대한 이 용 기술쪽으로 기술개발이 다시 추진되고 있는 상황이다.
국내 생활폐기물 소각로의 에너지 회수 및 이용 현황을 살펴보면, 2006년 기준으로 42개 소각로에서 발생한 총552만Gcal의 폐열에너지 발생량 중 약 89%인 489만 Gcal의 에너지가 회수되었다. 회수된 에 너지의 23%인 113만 Gcal는 전력생산 부문에 이용되었고, 나머지 77%는 지역난방, 주민지원, 편익시설 및 소각로 설비 자체에 이용되 었다.26)
<표 Ⅳ-9> 생활폐기물 소각로 폐열 회수 및 이용 현황 시설총계
소각 용량 (톤/일)
소각 처리량 (톤/일)
폐열 발생량 (Gcal/년)(a)
폐열 이용량(Gcal/년) 폐열 이용율 (b/a, %) 소계(b) 발전 열공급
42개소 12,468 9,081 5,521,278 4,891,184 1,133,708 3,757,476 89 자료 : 환경부, 『2006 폐열회수 이용현황』, 2007.7; 한국환경자원공사, 『Waste to
Energy Report, Vol 1 개정판/Vol』, 2009.12.
이 가운데 전력생산 부문에 이용된 폐열 에너지의 약 80%는 자체 동력 등 소각설비에서 이용되고 나머지는 한전에 공급되었으며, 열 에
25) 곽연호(2010), pp. 127~128.
26) 한국환경자원공사(2009.12), p. 26.