우리나라 농업 생산액에서 40%를 차지하는 축산업에는 환경 오염이라는 꼬리표가 늘 붙는다. 소, 돼지 등이 매일 싸대는 바로 그것 때문이다. 점잖은 말로 가축 분뇨라고 한다. 환경 문제가 꼭 가축에만 해당되는 것도 아니다. 우리가 매일 먹고 버리는 음식물쓰레기도 만만치 않은 오염원이다.

그런데 이 음식물쓰레기와 축분을 활용해 재생에너지를 생산하는 기술이 주목받고 있다. 이른바 바이오가스다. 바이오가스는 유기물이 미생물에 의해 분해될 때 나오는 메탄을 주성분으로 하는 혼합가스를 말한다. 이 가스는 다양한 연료로 쓰일 수 있고, 발전이나 도시가스로도 사용할 수 있다. 정부가 탈원전정책을 밀어붙이면서 태양광발전 시설을 잔뜩 늘리고 있지만 산림 파괴와 수질 오염 논란에서 벗어나지 못하고 있다. 이에 비하면 음식물쓰레기와 축분을 이용한 바이오가스 생산은 환경 오염을 막으면서도 순환경제를 실현할 수 있고, 온실가스 배출도 저감할 수 있다는 점에서 장점이 많다. 설비 가동 중에 냄새가 발생하거나 생산 효율이 낮아 경제성이 떨어진다는 문제가 있었지만 최근 많은 부분이 해결되면서 새로운 에너지원으로 급부상하고 있다.     충남 서산에 우리나라 최고 수준의 바이오가스 시설이 있다고 해서 찾아갔다. 금호산업이 지난해 8월 준공한 뒤 SK그룹 계열인 환경시설관리(EMC)가 운영을 맡고 있는 곳이다.

수시로 들락거리는 탱크로리 차량들이 눈에 먼저 띄었다. 서산시에서 수거한 음식물쓰레기와 축분을 가득 실은 차량들이다. 매일 들어오는 양이 축분 100t, 음식물쓰레기 50t이다. 그 밖에 하수처리장에서 나온 농축 슬러지 100t과 분뇨 70t 등 총 320t이 원료로 사용된다. 그런데 신기하게도 공장 밖에서는 쓰레기나 분뇨에서 나오는 냄새를 전혀 맡을 수 없었다. 비결은 최신 설비에 있었다.

음식물쓰레기를 실은 탱크로리 차량이 한 대 들어오기에 따라가 봤다. 차량이 공장 앞에 멈춰서자 대형 셔터 문이 자동으로 열린다. 차량이 안으로 들어가자 현장 직원이 차량 탱크와 공장 내부 파이프를 호스로 연결했다. 탱크에 실린 음식물쓰레기가 곧바로 불순물을 걸러내는 종합 협잡물처리기 속으로 빨려 들어갔다. 내부에는 나팔관처럼 생긴 공기흡입기가 여러 곳 설치돼 있었다. 이곳에서 포집된 공기는 옥상에 설치된 대형 악취처리기로 보내진다. 냄새가 공장 안에서는 조금 나도 밖으로는 새어 나오지 못하는 비결이다.

그렇게 투입된 원료는 불순물 처리 공정을 거친 뒤 혐기성 소화조로 보내진다. 바이오가스를 생산하는 핵심 설비로 산소가 없어야 활동하는(혐기성) 미생물로 유기물 원료를 발효하는 과정이다. 발효하는 데 35일 걸린다. 원료는 매일 일정량 보충되기 때문에 일정량의 바이오가스가 매일 생산된다. 김흥진 서산바이오가스화시설 소장은 "여기서 생산된 바이오가스는 절반 정도가 폐수처리장 등 다른 자원화 시설 연료로, 나머지는 자체 보일러 연료, 공장 옆 민간 발전기 시설 연료로 사용된다"며 "민간 발전기에서 쓰고 남은 전기는 한국전력으로 보내지고 그래도 남은 가스는 연소탑에서 태워 없앤다"고 말했다.
 

유기성 폐기물을 활용해 재생에너지를 생산해야 하는 건 더 이상 선택의 문제가 아니다. 과거에는 해양 투기로 폐기물 처리가 가능했다. 그러나 2006년 해양 투기를 금지하자는 런던의정서가 발효된 데 이어 우리나라가 2012년부터 가축 분뇨, 2013년부터 음식물쓰레기의 해양 투기를 공식 금지한 이후 이들의 처리 문제가 현안으로 부상했다.

우리나라에서 분리 배출돼 나오는 음식물쓰레기 양은 하루 1만4300t, 가축 분뇨는 무려 14만t에 달한다. 윤영만 한경대 교수는 "음식물쓰레기와 축분에 더해 하수처리장에서 나오는 슬러지와 낙엽, 잡목 등까지 원료로 사용할 경우 원전 1기(1만1000kwh)보다 많은 1만4000kwh 전력을 생산할 수 있다"고 말했다. 탈원전 시대의 유력한 대안인 셈이다.

더구나 유기성 폐기물을 바이오가스로 전환하는 과정에서 온실가스를 줄일 수 있어 기후변화 대응에도 좋다. 2015년 채택된 파리기후변화협약은 지구 평균 온도가 산업화 이전 대비 2도 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량의 단계적 감축을 결정했다. 2018년엔 지구 상승 온도를 1.5도 이내에서 막기로 한 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체) 특별보고서가 인천 송도에서 채택됐다. 우리 정부가 작년 말 발표한 `2050 탄소중립 선언`의 모태가 바로 이것이다.

최근 들어서는 RE100에 주목해야 한다는 목소리도 커진다. 국제 캠페인 형태의 RE100은 `재생에너지100%`를 뜻하는 말로 2050년까지 기업이나 단체가 사용하는 전력량의 100%를 재생에너지로 충당하는 것을 목표로 한다. 이미 구글, 애플 등 300여 개 기업이 참여 의사를 밝혔다. 이들 기업이 협력업체에도 같은 의무를 요구할 가능성이 높아 기업들이 재생에너지를 쓸 수 있는 여건을 만들어주는 것이 시급하다.
 

우리나라엔 2019년 말 현재 전국에 101개 바이오가스 시설이 있다. 그중에서 음식물쓰레기 전용이 21개, 축분 전용이 4개, 하수 슬러지 전용이 32개이고 3개 원료를 모두 사용하는 곳이 44개로 가장 많다. 유럽과는 격차가 크다. 독일은 이미 1만1000개에 육박하고 이탈리아는 1650여 개, 프랑스는 740여 개, 스위스는 630여 개, 영국은 610여 개에 달한다.

우리나라가 바이오가스 시설을 보다 적극적으로 늘리지 못하는 이유 중 하나는 기존 폐기물 처리 생태계를 둘러싼 기득권의 존재다. 폐기물을 처리하는 과정에 개입돼 있는 수많은 업체들은 바이오가스 시설이 늘어날 경우 자신들 사업이 위축될 것을 우려한다. 이 때문에 많은 지자체가 바이오가스 시설을 계획했다가도 번번이 반발에 부딪히곤 한다. 또한 냄새 등 오염원을 우려한 주민의 반대로 입지를 구하기가 어려운 것도 현실적인 문제다.

수익성 문제로 민간업체들이 뛰어들기 어렵다는 점도 장애 요인이다. 유럽에선 바이오가스로 전력을 생산할 수 있도록 충분한 차액 지원이 이뤄지는 반면 우리나라는 실질적인 지원이 부족한 편이다. 국내 101개 바이오가스 시설 중 민간이 운영하는 곳은 14개에 그친다. 윤 교수는 "독일은 바이오가스 시설 규모에 따라 인센티브를 차등 지원해 사업성을 보장해준다"고 말했다.

 

지금 단계에서 중요한 것은 우리나라 실정에 맞는 바이오가스 기술과 방식을 개발·선택하는 일이다. 유럽 국가들도 자국 현실에 맞는 방식을 채택한다. 예를 들어 독일은 탈원전정책 도입 이후 농촌에서 필요한 에너지를 자급한다는 목표가 강했다. 지역별로 연 20~30t 용량의 소규모 바이오가스 시설이 빠르게 늘어난 배경이다. 이에 비해 덴마크는 1년에 2600만t이나 발생하는 축분을 어떻게 하면 효율적으로 처리할 수 있을지에 주목했다. 이 점이 덴마크 바이오가스 시설 수가 186개로 적음에도 시설당 규모가 연 300~1000t 용량으로 훨씬 큰 배경이다.

우리나라는 바이오가스 시설로 반입되는 원료에서 이물질을 거르는 기술 개발이 더 필요하다는 지적이 나온다. 국내 음식물쓰레기는 외국에 비해 종류가 다양하고 수분 함량이 높은 데다 뼈와 조개껍질 등 불순물 함량이 5~10%로 높아 외국 기술을 그대로 적용하는 데 한계가 있다. 설비 경제성을 높이기 위한 기술적 보완도 필요하다. 대표적인 것이 혐기성 소화조에서 바이오가스가 생산되고 난 뒤 나오는 소화액 처리 문제다. 아직까지 이를 활용해 질소 비료 같은 부산물을 만들어 내는 기술이 부족해 폐수로 처리하다 보니 그에 따른 비용이 많이 들어간다.

바이오가스를 도시가스로 활용하는 것을 막아서는 제도에 대한 개선도 논의가 필요하다는 지적이다.

최준표 JPS 대표는 "바이오가스를 도시가스로 사용할 수 있도록 LNG만 허용되는 열량 기준을 유연하게 적용하고, 유럽에서처럼 전기만이 아니라 도시가스에도 신재생에너지공급인증서(REC)를 부여하는 방안을 검토할 필요가 있다"고 말했다.

일각에서는 바이오가스 원료로 음식물쓰레기를 최대 30%까지만 사용할 수 있도록 제한하는 규정도 문제로 지적한다. 이동진 국립환경과학원 박사는 "바이오가스 시설에서 가장 생산 효율이 좋은 건 바로 음식물쓰레기"라며 "이를 30%로 제한하는 것은 설비 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 장기적으로 음식물쓰레기 처리를 어렵게 한다"고 지적했다.
 

아이너 옌센 주한 덴마크대사

올해 30% 수준으로 끌어올려
북해산 천연가스 고갈에 대비
2035년 `완전대체` 목표 속도
 

바이오가스 분야에서는 전통적으로 유럽 국가들이 앞서가고 있다. 그중에서도 시설 숫자로는 1만1000개에 가까운 독일이 압도적 1위다. 다만 독일은 각 시설 규모가 작아 농촌 밀착형에 가깝다. 이에 비해 덴마크는 바이오가스 시설이 186개로 훨씬 적지만 시설당 규모가 크고, 재생에너지 활용 측면에서는 세계 최고 수준이라는 평가를 받는다. 특히 도시가스로 사용되는 액화천연가스(LNG)를 전량 바이오가스로 대체하겠다는 계획이 눈에 띈다.

이와 관련해 아이너 옌센 주한 덴마크대사(61)는 "작년까지 덴마크 현지에서 사용되는 전체 도시가스의 23%를 바이오가스로 대체한 데 이어 올해 말까지는 그 비중을 30%로 늘릴 계획"이라고 밝혔다. 더 놀라운 것은 향후 계획이다. 그는 "2035년까지 도시가스 전체를 바이오가스로 100% 대체하는 것을 목표로 하고 있다"고 덧붙였다. 이렇게 되면 덴마크는 해외에서 LNG를 전혀 수입하지 않고 도시가스를 완전 자급할 수 있게 된다. 옌센 대사는 "덴마크는 북해산 천연가스를 파이프라인으로 들여오고 있지만 15년쯤 뒤에는 북해산 가스가 고갈될 것이라는 전망이 나온다"며 "그 경우 러시아 등에서 천연가스를 파이프라인으로 들여와야 하지만 바이오가스로 대체하게 되면 외국 의존도를 줄여 에너지 안보 측면에서 유리하다"고 말했다.

그러나 바이오가스로 도시가스를 대체하는 일이 간단한 건 아니다. 처음 생산된 바이오가스는 메탄 함량이 대략 60%를 조금 넘는 수준이어서 도시가스망에 바로 연결할 수 없기 때문이다. 옌센 대사는 "처음 생산된 바이오가스를 고질화하는 과정을 거치면 메탄 함량이 98%까지 올라가기 때문에 열량이 도시가스와 비슷해진다"고 말했다. 그는 "고질화 과정에서 이산화탄소가 추출되는데 이를 포집해 다른 용도로 재활용할 수 있는 것도 이점"이라고 덧붙였다.

덴마크는 현재 생산되는 바이오가스의 53%를 도시가스용, 약 40%를 전력 판매용으로 활용하고 나머지는 자체 설비 가동을 위해 사용한다. 옌센 대사는 "바이오가스가 이처럼 다양하게 활용되다 보니 설비 운영을 통해 수익을 남길 수 있는 것"이라며 "덕분에 점차 민간기업들의 바이오가스 시설 투자가 늘고 있다"고 말했다.

덴마크 바이오가스 시설의 또 다른 장점은 혐기성 소화조에서 바이오가스를 생산한 뒤 남은 소화액을 활용해 다양한 천연비료를 만들어낼 수 있다는 점이다. 옌센 대사는 "다른 설비에서는 소화액 처리를 위해 별도 폐수처리장치를 가동해야 하다 보니 비용이 추가로 들지만 덴마크 설비는 `암모니아 스트리핑` 기술을 활용해 질소비료를 비롯해 인, 칼륨 등 비료를 뽑아낼 수 있다"고 소개했다. 또한 악취 제거 기술이 뛰어나다는 점에서 민원 이슈가 많은 한국에 잘 어울리는 해법이 될 수 있다고 그는 덧붙였다.

덴마크는 바이오가스를 비롯한 재생에너지가 전체 에너지에서 차지하는 비중이 무려 70%에 달하고 있다. 2030년 이전에 이를 100%까지 끌어올린다는 목표를 갖고 있다.

더욱 놀라운 건 최종적으로는 재생에너지 비중을 150%까지 높인다는 것이다. 옌센 대사는 "수요를 초과하는 50%의 잉여전력은 수소를 생산하는 데 사용함으로써 미래 수소경제에 적극 대응할 계획"이라며 "그래도 남는 전력은 해외에 판매할 것"이라고 말했다.