[투데이에너지 박병인 기자] 최근 전세계에 불고 있는 친환경바람은 거세다. 화석연료를 대체할 수소에너지가 떠오르고 있다. 또한 그린수소 생산을 위한 태양광, 풍력 등의 신재생에너지에 대한 관심도도 크게 증폭되고 있다.
이처럼 신재생에너지로의 전환은 거스를 수 없는 거대한 흐름이 됐다. 하지만 이러한 신재생에너지 중 간과되고 있는 분야도 있다. 바로 바이오가스다.
바이오가스는 음식물, 하수슬러지 등 유기성폐기물의 혐기성 소화과정에서 발생하는 가스다. 바이오가스 자체는 여러가스가 섞여있는 형태이기 때문에 이중에서 메탄의 순도를 높인 가스를 ‘바이오 메탄’이라고 한다.
바이오메탄 생산을 위해서는 바이오가스에서 약 40%의 함량으로 포함된 이산화탄소, 실록산 등 불순가스를 제거해 메탄농도를 95% 이상으로 높여야 한다.
송형상 한국가스공사 경제경영연구소 선임연구원에 따르면 사실 바이오메탄도 천연가스와 마찬가지로 연소과정에서 탄소가 배출되게 된다. 하지만 연소과정에서 발생하는 탄소와 바이오가스의 원료인 농작물 등 유기물이 자라면서 대기로부터 흡수하는 탄소의 양이 동일하기 때문에 결과적으로 바이오가스의 탄소배출량은 ‘제로’다.
온실가스 배출량을 규정하는 대표적인 국제표준인 IPCC의 가이드라인에서도 바이오메탄은 탄소배출량을 ‘제로’로 인정하고 있다.
물론 바이오메탄의 원료인 농업작물과 목재류 등을 재배하는 과정과 바이오메탄을 생산하는 과정 및 운송 등의 전 사이클에서 탄소배출이 발생하는 것은 사실이다. 하지만 태양광, 풍력 등 신재생에너지원의 경우에도 건설 자재의 생산, 설치 등의 과정에서 탄소배출이 발생하고 있는 상황이다.
이에 IPCC 가이드라인은 바이오메탄을 태양광, 풍력과 동일한 탄소배출량 제로 에너지원의 자격을 부여한 것이다. 향후 바이오메탄을 생산하는 과정에서 발생하는 탄소는 친환경 기술발달에 따라 점차 감소할 것으로 예상된다.
바이오메탄을 생산하는 과정은 주로 혐기성 소화 방식을 활용한다. 혐기성 소화 방식은 산소가 없는 상태에서 유기물을 미생물이 유기물 분해에 관여해 최종적으로 메탄, 이산화탄소, 질소, 수소, 황화수소 등이 발생한다.
이렇게 생산된 바이오메탄의 메탄 함유율은 약 55%에 불과하기 때문에 천연가스 배관에 주입하기 위해 추가적으로 이산화탄소를 제거해 메탄함유율을 97%까지 끌어올려야 한다. 메탄외 잔여물들은 농업에 사용하는 비료를 만드는데 활용된다.
■ 해외 서 연구 ‘활발’
유럽 등 해외 선진국들은 수송, 난방부문에서 바이오메탄을 적극적으로 활용하고 있는 것으로 나타났다.
유럽바이오가스협회에 따르면 2017년 기준 유럽의 바이오가스 플랜트는 약 1만8,000여개가 운영됐으며 이를 활용해 약 6.5TWh의 전력생산도 이뤄졌다.
또한 Navigant에 따르면 기술개발로 인해 유럽의 바이오메탄 생산량은 2050년 95bcm까지 확대 가능할 것으로 전망되고 있다.
■ 바이오가스, 수소생산에도 활용
현재 우리나라에서는 바이오가스를 원료로 친환경 수소를 생산하는 분야가 가장 활발히 확대되고 있다.
최근 바이오가스로부터 수소를 추출해 생산하는 충주 바이오수소융복합충전소가 개소돼 큰 관심을 받은바 있다.
충주 바이오수소융복합충전소는 인근에 위치한 음식물바이오에너지센터에서 생산된 바이오가스를 활용해 수소를 생산하는 형태다. 산업부는 이번 충주 바이오수소융복합충전소 개소를 통해 △청정수소 제조식 충전소 △국내 최초의 마더스테이션 △국산화율 향상 등의 성과를 거뒀다.
바이오가스활용 수소추출분야는 도시가스 대표기업 삼천리에서도 적극적으로 추진하고 있다. 계열사인 삼천리ES는 파나시아와 함께 바이오가스를 활용한 수소제조사업에 뛰어들었다.
삼천리ES는 국내 최대 규모 하수처리장인 서울 서남하수처리장에서 하수 속 바이오가스를 열병합발전으로 활용하는 신재생에너지 발전사업의 EPC(종합설계시공) 및 O&M(운영 및 관리)을 수행하고 있다.
파나시아는 천연가스를 이용한 수소개질, 이산화탄소 포집장치 및 암모니아를 이용한 그린수소사업을 영위하고 있는 친환경 설비 전문업체다.
이처럼 바이오가스 활용 수소 발전은 단순 처리되고 있는 유기성 폐기물을 천연가스의 주성분인 메탄(CH₄)이 다량 함유된 바이오가스로 전환하고 수소(H₂)를 추출해 전기에너지를 생산하는 친환경 고부가가치 사업으로 평가받고 있다.
■ 바이오가스분야 장려해야
바이오가스는 해외와 달리 국내에서는 아직 활성화되지 못한 분야이다.
우리나라의 경우 발생되는 축분(가축의 분뇨)을 활용해 바이오가스 등 에너지 생산으로 활용되는 경우가 10~20%로 제한적이다. 나머지 축분은 약품처리 하거나 또한 제대로 처리되지 못해 환경오염을 유발하고 있는 실정이다.
이러한 축분을 활용해 바이오가스를 생산할 경우 축분에서 발생되는 메탄이 대기로 방출됨에 따른 지구온난화를 방지할 수 있는 장점이 있으나 이러한 바이오가스 생산시설은 시설비가 높아서 개인이 하기에는 어려운 사업구조라는 전문가의 지적이다.
전문가에 따르면 바이오가스 생산시설비는 톤당 8,000만원~1억원 정도 소요되며 만일 일일 100톤 처리용량의 시설을 구축하기 위해서는 약 100억원의 투자가 필요하다
오영삼 한국가스공사 가스연구원 연구위원은 “농림축산부에서 매년 시설비의 70% 지원이 이뤄지고 있으나 사업자 선정이 1~2개사로 작아 국내에서 생산되는 축분을 처리하기에는 역부족”이라며 “바이오가스 생산을 통한 폐기물처리 및 에너지 생산 촉진을 위해서는 사업자 선정 숫자를 대폭 샹향해 지원해 줄 필요성이 있다”고 강조했다.