[국토일보 선병규 기자] 최근 유기성 폐자원을 활용한 바이오가스 생산 및 촉진법이 제정되면서,  이와 관련한 국내 선도 사례에 관심이 모아지고 있다.

수처리 대표기업인 (주)부강테크가 지난해 시공한 밀양시 바이오가스시설이 8개월간의 시운전을 거쳐 1월 12일 성공 준공됐다. 

밀양시는 이 시설에서 하루 음식물 쓰레기 20톤, 가축분뇨 80톤으로 바이오가스를 생산하고, 생산된 바이오가스는 열병합발전을 통해 열에너지와 전기에너지를 생산하고 있다고 전했다. 

▲바이오가스 촉진법 제정 
탄소중립 등 ESG(환경•책임•투명경영) 정책에 부합하는 신재생에너지에 대한 관심이 커지는 가운데, 바이오가스 생산을 의무화하는 ‘유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 이용 촉진법(이하 바이오가스 촉진법)’이 지난해 12월 30일 제정됐다.

이 법에 따르면 공공(지자체)에는 2025년부터, 민간(대규모 배출자 등)에는 2026년부터 일정량 이상의 바이오가스 생산목표가 부여된다. 

대상자는 시설을 직접 설치 또는 다른 시설에 위탁해 바이오가스를 생산하거나, 다른 시설에서 생산한 바이오가스 실적을 구입해 할당 목표를 달성해야 한다. 

환경부는 이를 위해 바이오가스 생산 실적을 거래할 수 있는 별도의 시스템을 마련할 계획이다. 

바이오가스는 음식물 쓰레기와 가축분뇨, 하수 슬러지 등과 같은 유기성 폐자원이 처리되는 과정에서 생산되는 가스로, 도시가스나 수소로 변환해 사용할 수 있는 대표적인 신재생에너지다. 

독일은 바이오가스 생산시설이 1만여 개가 있고, 덴마크는 도시가스 공급의 25%를 바이오가스로 충당하는 등 유럽에서는 이미 바이오가스 생산•이용이 일상화 돼 있다. 

반면, 우리나라는 유기성 폐자원을 바이오가스화보다는 주로 공정이 단순한 사료나 퇴비로 활용하고 있다. 

바이오가스 생산시설은 생물학적 처리공정인 혐기성 소화를 기반으로 유기성 폐자원을 바이오가스로 전환하는 시설을 말한다. 

무산소 상태에서 성장하는 미생물을 이용하기 때문에 체류 시간이 길어 넓은 부지가 필요하고 환경변화에 민감할 뿐 아니라 밀폐 구조로 돼있어 정상작동 여부 확인도 쉽지 않아 일반적으로 운영이 어려운 시설로 알려져 있으며, 바이오가스 생산시설의 실패 사례가 빈발하는 이유다.

▲연간 전력비 1.22억원 절감, 연간 온실가스 6천2백톤 감축 효과 예상

바이오가스 촉진법 제정 후 올해 첫 준공된 밀양시 바이오가스 생산시설이 안정적인 소화조 운영과 기존 기술 대비 30% 이상 증가된 바이오가스 생산량으로 지자체는 물론이고 환경업계의 이목을 끌기 충분하다. 

밀양시 바이오가스시설은 8개월간의 시운전을 거쳐 이달 12일 준공됐으며,이 시설에서 하루 음식물 쓰레기 20톤, 가축분뇨 80톤으로 바이오가스를 생산하고, 생산된 바이오가스는 열병합발전을 통해 열에너지와 전기에너지를 생산중이다. 

현재 바이오가스를 이용해 하루에 생산하는 전력은 약 2,700 kWh로, 연간 전력비를 약 1.22억원 절약할 수 있다.

또 기존에 사료나 퇴비로 사용하던 유기성 폐자원을 바이오가스로 전환하면서 연간 6,200톤(tonCO2eq.)의 온실가스를 감축할 수 있게 됐다.

유기성 폐자원 1톤을 바이오가스로 전환할 경우 약 0.2톤(tonCO2eq.)의 온실가스 감축 효과를 거둘 수 있다. 

바이오가스의 주요 성분은 메탄과 이산화탄소다. 2050 탄소중립 시나리오(2050탄소중립녹색성장위원회)에 따르면, 유기성 폐자원으로부터 바이오가스를 회수하는 과정에서 발생하는 이산화탄소와 대체 연료로 활용하는 메탄은 온실가스로 산정하지 않는다. 

이 때문에 유기성 폐자원을 바이오가스로 전환하고 전력 생산을 위한 연료로 활용하는 바이오가스 생산시설은 탄소중립 시나리오에 가장 적합한 시설이 될 수 있다는 게 전문가들의 중론이다.

밀양시 바이오가스 생산시설의 효과적인 운영에는 친환경 수처리 전문기업 부강테크의 혐기성 소화 기술, AAD(Advanced Anaerobic Digestion)가 큰 역할을 하고 있다. 

부강테크의 AAD는 기존 혐기성 소화조에는 없는 3가지 특징을 갖고 있다.

첫째, 고농도의 고형물을 효과적으로 섞는, 뛰어난 교반 성능이다. 일반적으로 음식물 쓰레기와 같이 고형물 비중이 높은 유기성 폐자원으로 바이오가스를 생산할 때는 다량의 물을 추가해 교반 성능을 높여 왔는데, 부강테크의 AAD는 추가적인 물 투입 없이도 교반 성능을 획기적으로 높였고 따라서 혐기성 소화조의 부피를 30% 이상 줄일 수 있다. 

둘째, 혐기성 연속 회분식 반응조(Anaerobic Sequencing Batch Reactors, ASBR) 형태의 운영 방식이다. SBR 방식은 성장 속도가 매우 느린 혐기성 미생물을 고농도로 배양할 수 있어, 오랜 시간이 필요한 유기성 폐자원 분해율을 획기적으로 높일 수 있다. 고농도 혐기성 미생물 배양은 음식물 쓰레기, 가축분뇨 등과 같이 지역, 계절 등에 따라 성상이 불규칙한 유기성 폐자원을 안정적으로 분해할 수 있게 해주며, 높은 유기성 폐자원의 분해율은 더 많은 바이오가스를 생산할 수 있게 해준다. 

셋째, 기존 혐기성 소화 기술의 가장 큰 문제점인 안정성과 편의성 문제를 해결하기 위한 하부배출장치와 모니터링 방식이다.

우리나라의 많은 바이오가스 생산시설은 유기성 폐자원에 포함돼 있는 협잡물이 혐기성 소화조 내부에 쌓이면서 악취가 나고 잦은 고장에 시달리고 있다.

또 현장에서 즉각적으로 소화조의 정상작동 여부를 진단하기 위한 방법도 부족하다. 부강테크의 AAD는 하부배출장치를 장착해 협잡물의 축적을 방지했고 특화된 모니터링 기술로 소화조 상태를 현장에서 바로 진단하고 선제적인 대응이 가능하도록 했다. 

▲부강테크, 국내 유일 ‘유기성 폐자원 통합 에너지화’ 솔루션 자체 개발•검증 완료

부강테크의 AAD는 밀양시 바이오가스 시설에 적용되기 전 산업통상자원부의 지원을 받은 실증 규모의 통합 바이오가스화 시설 운영을 통해 한국산업기술시험원(KTL)으로부터 성능 검증을 받았다.

대구시에 위치한 이 시설은 하루 20톤의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 처리하는 시설로, 밀양시 바이오가스 생산시설과 유사하게 바이오가스를 활용해 열에너지와 전기에너지를 생산하는 시설로 구성돼 있다. 

부강테크 최재민 박사는 “국내 다른 시설에 비해 바이오가스를 30% 더 생산할 수 있고, 단축질소제거기술인 부강테크의 아나목스(AMX) 기술을 폐수처리에 적용해 기존 처리기술에 비해 전력 사용량을 70% 이상 절감함으로써 자체 생산한 바이오가스의 절반만 사용해도 에너지 자립화가 가능하고 더 나아가 추가적인 수익도 기대할 수 있는 시설”이라며 “즉, 에너지 자립을 넘어 에너지를 생산하는 통합 바이오가스화 시설로서 공인기관의 성능 검증을 통해 우수성을 인정받았다”고 설명했다. 

부강테크는 바이오가스를 생산하는 혐기성 소화 기술(AAD)과 에너지 소비를 절감하는 폐수처리기술인 아나목스(AMX) 외에도 바이오가스 생산량을 늘리고 2차 발생 슬러지를 감량할 수 있는 열가수분해기술(Draco)을 자체 보유하고 있다.

Draco는 소화조 앞단에 적용하면 바이오가스 생산량을 최대 40% 이상 늘릴 수 있고 소화조 후단에 적용하면 외부로 반출하는 탈수케이크의 양을 최대 85% 이상 감소시켜 슬러지 위탁처리비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 

2030 온실가스 감축, 2050 탄소 중립, 바이오가스촉진법 등 정부의 친환경 정책에 따라, 다양한 유기성 폐기물을 혼합해 처리하는 통합 바이오가스화 시설이 환경시장에서 차지하는 비중은 더욱 커질 전망이다.

부강테크 최문진 대표는 “부강테크는 유기성 폐자원 통합 에너지화/바이오가스화에 필요한 핵심 요소기술들을 선제적으로 개발하고 유기적으로 결합해 가스 생산량은 획기적으로 늘리고 소요 부지와 폐수처리 비용, 2차 슬러지는 대폭 줄이는 차별화된 바이오가스 생산시설로 시대적 요구에 부응할 방침”이라고 말했다.