국제유가가 최근의 미국발 국제금융위기에다 선진국을 위시한 세계경기의 급속하강 진단으로 올해 1월 초 수준인 배럴당 100달러선으로 자리잡고 있어 고유가의 파고가 한풀 꺾이고 있다.

지난 초여름 국제유가가 사상 처음 배럴당 140달러를 넘어 한때 150달러에 육박하기도 하는 등 쉼 없는 고공행진으로 우리나라 경제는 물론 세계경제를 크게 위협하며 ‘제3차 오일쇼크’로까지 번지는 것이 아닌가 하는 우려가 팽배했었다.

당시 우리나라의 경우 경기장기침체에다 아파트 미분양 대란, 국제금융위기 한파, 150억달러에 육박하는 눈덩이 적자 등으로 ‘제3차 오일쇼크’까지 겹쳤다면 ‘제2의 외환위기’ 가능성까지 가는 위기적 상황까지 직면한 바 있다. 천만 다행이다. 그러나 한시름 놓을 수 없는 것이 유가의 향방이다.

이에 따라 정부도 부랴부랴 장기적인 대책을 내놓기 시작했다. “앗 뜨거!”를 연발하며 최근엔 ‘저탄소 녹색성장’을 화두로 신재생에너지의 개발 및 확충을 골자로 하는 범정책적 지원을 본격 강구하기 시작했다.

이런 가운데 악취 나는 쓰레기의 그린에너지 자원화 방안이 적극 추진되고 있어 신고유가를 뚫는 한 방편이 될 것으로 보여 이를 긴급 진단했다.

악취 쓰레기의 그린에너지 자원화의 골자는 지자체 매립지가스의 자원화사업을 활성화 하기 위한 국고지원 및 제도개선, 가스발생량에 따른 자원화를 통해 2012년 27개, 2020년까지는 40여개 매립장에 발전시설 및 자동차연료, 도시가스 공급 등 그린에너지 생산·보급시설 설치를 추진하는 것이다.

이를 통해 연간 365억원의 원유대체효과(31만3천배럴)와 277억원의 탄소배출권 등 642억원 상당의 경제적 효과를 창출한다는 복안이다

현재 매립가스 자원화시설을 가동 중인 14개 매립장에서는 2007년 한 해 동안 1,441억원의 원유대체효과(123만8천 배럴)를 창출한 바 있다.

이로서 온실가스 감축 및 대체에너지 생산에 따른 탄소배출권으로 1,093억원 상당의 추가 경제성 확보도 가능하다고 보고 있다.

이들 폐기물에너지 이용으로 온실가스 감축 및 탄소배출권 확보, 대체연료 사용에 따른 경제적 효과와 산업계 기술개발 촉진 등 ‘저탄소 녹생성장’의 기반이 될 것으로 기대된다.

특히 환경부에서는 폐기물매립지에서 발생하는 LFG 가스를 에너지자원으로 적극 활용함으로써 고유가 및 기후변화 등 국제적 환경문제에 대응하고 저탄소 녹색성장을 이뤄내는 기반을 조성하기 위해 매립가스 자원화사업 활성화 방안을 마련해 추진 중이다.

이 방안에 따르면 앞으로 지자체가 추진하는 매립가스 자원화사업에 대해 국고에서 사업비 일부를 지원하게 되며, 매립가스 등 바이오가스를 고부가가치의 에너지자원으로 이용하기 위해 자동차연료나 도시가스로 공급하는 방안도 추진하게 된다.

이를 위해 정부는 2009년도 예산(안)에 구미시 등 등 일부 지자체의 매립가스 자원화(발전) 사업에 대한 보조금 예산을 반영했다. 또 수도권매립지에는 매립가스를 자동차 연료로 공급하는 사업도 추진한다.

나아가 매립가스 등 바이오가스를 자동차연료나 도시가스로 공급할 수 있는 제도적 근거가 없어 관련 기술개발이 부진하고 사업추진이 어렵다는 지적에 따라 법적·제도적 개선을 추진코자 연구용역을 의뢰했으며 이 용역 결과에 따라 지식경제부 등 관계부처와 협의해 추진할 계획이다.

민간투자 통해 14곳 이미 가동 중

지방자치단체의 생활폐기물 매립장(250여개) 가운데 규모가 큰 매립장에는 발전시설 등 매립가스 자원화시설이 민간투자 등을 통해 이미 설치(14개)돼 있다.

지난해 이들 시설에서는 전기 생산으로 244억원, 가스공급으로 83억원 등 연간 327억원의 폐기물에너지를 생산해 판매한 것으로 조사됐다.

폐기물에너지 생산에 이용된 매립가스는 3만8,400만㎥/년에 이르며 매립가스의 메탄함량(약 45%)을 감안하면 1만7,300만㎥의 메탄가스를 회수·이용한 것이다. 이는 267만CO₂톤  가량의 탄소배출권(약 1,093억원 상당)을 확보할 수 있는 규모다.

소량 발생 매립장도 자원화 가능

아직까지 매립가스 자원화 시설이 설치되지 않은 매립장은 대부분 중·소규모의 매립장이다. 이 가운데 매립용량 1만㎥ 이상인 매립장(138개) 가운데 40여개 매립장에서는 분당 1㎥ 이상의 매립가스가 발생하는 것으로 추정되고 있다.

매립가스 발생량이 소량이라도 음식물 등 유기성폐기물의 에너지화 시설을 매립장 내에 설치해 바이오가스를 생산, 매립가스와 함께 에너지자원화 하는 등 중소규모의 매립지 가스를 에너지자원으로 활용하는 방안을 다양하게 검토한다는 것이다.

정부는 이러한 중소규모 매립장에 대해서도 자원화시설 설치를 적극 추진, 매립가스가 분당 2㎥ 이상 발생하는 매립장(구미 등 27개소)에는 2012년까지 자원화시설 설치를 완료할 계획이다.

중소규모 매립장 40여개소에 매립가스 자원화시설이 설치되면 연간 원유 31만3천배럴 상당의 폐기물에너지를 생산함으로써 365억원의 대체에너지 효과와 277억원의 탄소배출권 등 연간 642억원에 달하는 경제적 효과를 창출하게 된다.

정부는 매립지에서 발생하는 가스뿐만 아니라 음식물 및 하수슬러지, 가축분뇨 등 각종 유기성폐기물에서 발생하는 바이오가스를 에너지자원으로 이용함으로써 온실가스 배출을 줄이고 탄소배출권을 확보하게 된다.

이와 함께 고유가 시대에 화석연료 대체에 따른 경제적 효과가 크다고 보고 폐기물 에너지화 종합대책(’08.5.27 국무회의 보고)을 마련해 추진하고 있으며, 폐기물 에너지화 정책 추진으로 관련 기술개발을 촉진하는 등 저탄소 녹생성장의 기초가 될 것으로 기대된다.

다양한 매립가스 자원화 방법

매립가스 발생량이 3㎥/분 이상인 매립장은 단독으로 자원화 추진이 곧바로 가능하다. 수분과 H₂S 등의 불순물 제거를 위한 간단한 전처리 과정을 거쳐 발전시설을 가동할 수 있다. 연구 결과 3㎥/분 발생하는 매립가스로 300KWh 규모의 발전시설 운전이 가능하다.

고도의 정제과정을 통해 고품질 연료를 생산, 자동차연료 또는 도시가스 등으로 공급하는 방안도 있다. 3㎥/분 발생하는 매립가스(메탄농도 45% 가정)를 정제하면 1일 1,944㎥의 연료를 생산, 5톤 청소차 30여대가 1일간 운행(연비 2km/㎥, 130Km 운행 기준)하는데 필요한 연료를 공급할 수 있다. 매립가스 3㎥/분를 정제하면 월 10㎥를 사용하는 5,800여 가구에 도시가스로 공급할 수 있는 매탄가스 생산이 가능한 것으로 분석됐다. 따라서 매립장 인근에 천연가스 배관망이 있는 지역에서 추진 검토할 필요가 있다.

그러나 매립가스 발생량이 2㎥/분 가량인 매립장은 음식물 등 유기성폐기물 바이오가스와 공동 이용함으로써 이를 해결할 수 있다. 음식물 등의 유기성폐기물 바이오가스화 시설 설치가 가능한 매립장에서는 매립가스와 바이오가스를 함께 에너지원으로 이용함으로써 소량의 가스로 가능한 발전방식으로 자원화를 추진하면 된다.

그리고 매립가스 발생량이 1㎥/분 미만인 매립장은 가스 소각을 통한 그룹화 CDM사업의 추진이 용이하다. 소형매립장은 소각기(Flare Stack) 설치 및 소각량을 계량하고, 2~4개 매립장을 그룹화해 CDM 사업으로 추진도 가능하다. 이는 유기성 바이오가스화시설 설치 등을 통한 가스량 확보가 어려운 매립장을 대상으로 검토되고 있다.

문제점은 없나

우선 매립가스 자원화 관련 제도 미비 및 재정부담을 꼽을 수 있다.

매립가스를 자동차연료, 도시가스 등으로 공급할 수 있는 근거가 미비해 고부가가치 자원화사업 추진에 제약이다. 매립가스를 자동차연료 및 도시가스화 하는데 따른 근거규정 및 품질기준의 부재를 들 수 잇다.

지자체의 재정부담으로 인한 매립가스 자원화사업 추진도 곤란한 실정이다. 경제성 확보가 불투명한 중·소형매립장의 매립가스 자원화에 대한 지자체 관심이 저조한데다 예산확보 역시 곤란하다. 그나마 대형매립장의 경우는 민간투자 등으로 매립가스 자원화시설이 이미 설치·운영되고 있다.

또 다른 문제는 매립가스 발생량의 감소로 음식물류폐기물, 하수슬러지 등의 유기성폐기물 직매립 금지로 매립장에 반입되는 유기물이 줄어 최근에 매립된 폐기물에서는 가스 발생이 저조해 사업성이 낮은 점이다.

나아가 가스발생량 예측을 위한 기초자료도 턱없이 부족하다. 매립폐기물의 성상, 매립량, 다짐 정도 등에 대한 축적된 자료 부족 및 매립장 관리상태(복토 두께, 침출수 수위 등) 확인 곤란으로 매립가스 발생량 예측이 사실상 어렵다.

여기에다 고부가가치 이용기술도 미흡해 이의 실용화 기술개발이 선결돼야 한다. 매립가스 발전 및 가스공급 시설은 국내에도 설치·운영되고 있으나, 자동차연료 및 도시가스 등 고부가가치 활용을 위한 정제기술 등은 미흡한 실정이기 때문이다.

활성화 대책 뭔가

매립가스 자원화 촉진을 위한 제도 보완이 선결사항이다. 매립가스 등 유기성폐기물 바이오가스를 자동차연료, 도시가스 등으로 공급할 수 있도록 관련 근거를 마련해야 한다.

자동차연료 및 도시가스 등으로 사용하는 바이오가스 에너지제품의 품질기준 설정 및 관계법령 개정도 절실하다. 마친 정부는 유기성폐기물 에너지제품의 기준설정 방안에 관한 연구용역 중(’08.5～’08.10)이라 이에 대한 결과가 곧 도출될 것으로 보고 있다.

그리고 지자체의 매립가스 자원화시설 설치사업에 재정적·제도적 지원방안 역시 강구돼야 한다. 정부는 이에 따라 매립가스 자원화시설 설치비용 일부를 국고에서 지원 및 발전차액 지급 시 보조금 제한 상향조정(현행 30%→ 70%) 등을 검토할 방침인 것으로 알려졌다.

이와 함께 매립가스 발생량 감소에 따른 대책을 강구해야 하는 문제도 안고 있다. 이의 방편으로는 우선 매립지 침출수의 재순환 시스템(Bioreactor)을 도입해야 한다. 매립지 침출수, ‘음폐수’ 등을 매립지에 재투입해 매립지 조기안정화를 도모하고 매립가스 발생도 촉진해야 한다. 이를 위해 현재 Bioreactor형 매립공법 도입을 위한 연구용역 및 실증실험을 추진 중이다.

활성화 방안으로 유기성폐기물 바이오가스화 시설을 매립장에 설치해 매립가스 활용도 제고해야 하는 숙제도 남아 있다. 매립가스가 소량인 매립지는 음식물 등 바이오가스화 시설을 매립장 내 설치해 에너지 자원화에 필요한 가스량을 충분히 확보할 필요가 있다. 현재 음식물류 폐기물은 하루 약 100㎥/톤, 음폐수는 50㎥/톤의 바이오가스가 발생하는 것으로 조사됐다.

발전시설 설치

지난 ‘05년 3월 준공한 여수 만흥매립장 LFG 발전시설에서는 ‘07년에 5,102MW의 전력을 판매 중이다. 민자사업자는 연간 4억6,400만원의 전력판매 수입을 올리고 있으며, 여수시는 전력판매액의 4%에 해당하는 1,900만원의 매립가스 이용료 수입을 챙기고 있다.

만흥매립장 및 LFG 발전시설은 부지면적 17만353㎡, 매립용량 325만5천㎥, 매립기간 ’97∼’20년이며, 매립가스 발전시설 공사기간은 10개월('04.6.～'05.3)로 0.925MW 1대를 가동 중이다. 발전형식은 가스엔진(제작사 : CATERPILLAR사, G3516)이며 사업비는 17억원(전액민자, 20년)로 가스사용량은 5N㎥/분으로 나타났다.

 <연도별 발전량 및 전력판매 금액>

(단위 : 천KW, 천원)

가스공급시설 설치

지난 ‘02년11월 준공한 울산 성암매립장 LFG 가스공급 시설에서는 ‘07년도에 557만1천N㎥의 가스를 판매했다. 이의 민자사업자는 연간 12억원의 수입을 올리고 있으며 해당 울산광역시의 가스이용료 수입(매립가스 ㎥당 기본료 10원 + 변동가)은 는 7,300만원이다.

성암매립장 및 LFG 가스공급시설은 부지면적 : 20만1,776㎡, 매립용량 425만5천㎥, 매립기간 ’94.4∼’10.12이다.

이의 가스공급시설 공사기간은 16개월('01.7∼'02.10)이며 사업비는 55억원(전액 민자, 10년)이다. 가스사용량은 20N㎥/분이며 가스공급처는 성암소각장, 금호석유화학(주)이다.

 <연도별 가스판매량 및 금액>

(단위 : 천N㎥, 천원)

※ 기후변화협약기구 CDM 등록 추진 중

 
자동차연료화 연구

환경관리공단에서 시행한 ‘매립가스 자동차연료화 실증연구(2005)’ 에서 매립가스 자동차연료화의 경제성을 평가한 내용을 현 기준으로 적용하면, LFG 700N㎥/h를 처리해 97% 메탄(CH4) 350N㎥/h를 생산하는 매립가스 연료화 시설을 설치·운영할 경우, 연간 39억4천만원의 순이익이 발생할 것으로 추정됐다.

LFG 포집 및 정제설비, 청소차(5톤, 200대) 개조비용 등 초기투자비는 약 1년이면 회수할 수 있는 것으로 나타났다.

 <매립가스 자동차 연료화의 경제성 분석>

(단위 : 억원)

※ CDM사업에 따른 수입은 고려되지 않음

자원화 해외사례
매립가스 직접공급·발전 정부가 앞장

북미
미국은 EPA 내에 LMOP(Landfill Methane Outreach Program)을 설립, 주정부와 에너지 이용자 및 공급자 협약에 의한 사업을 지원하고 있다. LMOP를 통해 43개 주에 약 450개 자원화시설 설치를 지원, 연간 11억kWh 발전 및 2억1,800만㎥ 가스를 공급 중이다.
이 LMOP를 통해 43개 주에 약 450개 자원화시설 설치를 지원하고 있기도 하다. 발전 및 가스 공급으로 1억8,200만 배럴 상당의 원유 절감 효과를 보고 있다.
캐나다는 44개 매립장에서 매립가스를 직접 공급 또는 발전하는 방법으로 2003년에 31만2천톤의 메탄을 처리 중이다.

유럽
EU에서는 생분해성 폐기물 매립장에 매립가스 자원화 설비를 설치토록 관련 지침(Landfill Directive 1999/31/EC)에서 규정하고 있다. 경제성을 확보할 수 없는 규모의 매립장에도 포집설비 및 간이소각(Flaring) 시설을 설치해 매립가스 처리량을 계량토록 제도적 장치를 마련했다.
스웨덴은 전세계에서 유일하게 자동차용 바이오가스 연료에 대한 국가기준 설정 및  바이오가스자동차에 대한 특별 혜택을 부여하고 있다. 자유 주차, 세금 감면, 통행료 면제, 바이오가스택시 전용선, 바이오가스 투자를 위한 자금지원 등이 주골자다.
네덜란드는 매립가스를 천연가스 수준의 품질로 정제, 배관망을 통해 도시가스로 공급하고 있으며 영국(UK)은 현재 60개소 이상의 매립장에서 매립가스를 직접 또는 발전하는 방법으로 연간 19억톤의 메탄을 처리 중인 것으로 조사됐다.

EPJ