환경오염·기후변화·자원고갈 대응책
해외 대비 기술 낙후·투자비용 부담
지자체 과감한 재정지원 뒷받침 돼야
우리나라 가축분뇨 발생량은 한 해 4천623만 톤(2014년 말 기준)으로 이 중 89.7%가 퇴비‧액비로 사용되고 있다. 정부는 원활한 가축분뇨 처리를 위해 퇴액비화와 더불어 에너지화 정책을 동시에 실시해 효율성을 높이겠다고 천명하고 있다.
해외 선진국들의 경우 기후변화, 환경 오염, 자원 고갈 문제 등 에 대응해 가축분뇨를 재활용한 에너지화 관련 산업이 빠르게 성장하고 있지만 국내의 경우 막대한 투자비용 대비 제반 기술·시설 등 인프라가 미흡해 활용성이 저조한 실정이다. 지자체에서는 시장의 잠재성은 높이 평가하지만 지방재정이 열악한 만큼 중앙 정부의 대폭적인 지원이 절실하다고 토로하고 있다.
가축분뇨를 연료화하는데 메탄가스를 활용하여 전기와 열원을 얻는 방법과, 펠릿을 만들어 고형화로 연료로 사용하는 방법, 미생물을 활용하여 분뇨에서 수소를 추출하여 연료전지를 만들어 전기를 우선 3가지 방안을 쓰이고 있다.
실제 유기성폐자원 발생 및 재활용 현황을 보면 2015년 기준 축산분뇨(126천㎥/일)는 89.7%가 퇴비 또는 액비화, 바이오가스화 0.1%, 기타(정화처리 등) 10.2%가 이뤄지는 등 퇴·액비화 위주로 처리되고 있을 뿐 에너지화는 초기 수준에 머물고 있다.
하수슬러지(하루 50만천㎥)는 39%가 발전용 연료공급(건조·탄화)으로, 61%는 바이오가스화가 이뤄지고 있다. 하지만 55개 소화조 평균 에너지화 효율은 30∼35% 수준으로 저조하다는 평가다.
음식물류폐기물(197천㎥/일) 역시 사료화 43%, 퇴비화 38%, 바이오가스화 10%, 기타 9%로 처리되는데 염분으로 퇴비와 사료의 품질이 떨어진다는 지적이다. 또 퇴비과다 살포로 하천오염이 가중되고, 음폐수의 하수처리장 유입으로 처리부하까지 가중되고 있다.
가축분뇨를 에너지로 활용할 수 있는 상용기술을 살펴본다.
◆ 바이오매스=바이오매스는 석유, 석탄 등이 사용되는 발전 분야는 물론 현재 사용되는 대부분의 에너지 전환 공정에 직접 이용될 수 있다. 바이오매스로부터의 연료 또는 전력생산은 국제 환경협약에 따라 이산화탄소 배출 기여가 없는 것으로 간주되고 있어, 바이오매스의 이용이 더욱 확대되고 있다.
하지만 바이오매스의 특성상 화석연료에 비해 이용에 많은 제한이 따른다. 석탄과 달리 바이오매스는 대부분 높은 함수율과 미분화가 힘들기 때문에, 이를 원활하게 이용하기 위해서는 가스상이나 액체상 연료로의 전환공정이 필수적이다.
정부는 ’14년 1월 관계부처 합동으로 ‘친환경에너지타운 작업반’을 두고 현재까지 전국 13개소를 선정해 각 부처별로 친환경에너지타운을 조성하고 있다.
◆ 축분 고형 펠릿=축사에서 갓 수거한 소똥을 압착 방식으로 수분을 줄이고 고르게 섞은 뒤, 펠릿화 장치에 넣고 가공하면 고체연료가 완성된다. 이 방법은 축사에서 분을 농가에서 바로 가공하고 농가에서 보일러연료나 축사의 가축 음수 온수용으로 활용 할 수 있고, 잉여 펠릿은 발전소나 시설원예 하우스 열원으로 공급할 수 있어 새로운 시장으로 급상승할 수 있다. 축분고형펠릿은 바이오내스보다 시설투자비가 적게 들고 대규모 생산부터 농가형까지 보급 가능한 점이 장점이다.
펠릿을 만드는 기간이 짧고(기존 1개월~2개월) 방법이 단순해 인건비와 운영비, 부자재비용 등을 아낄 수 있고 시설비도 크게 들어가지 않아 농진청 시법사업에서 좋은 반응을 얻었었다.
소똥 1톤으로 약 300kg~400kg의 고체연료를 만들 수 있다. 발열량은 1kg당 3천kcal 이상으로 무연탄의 70% 수준이다. 쇠똥의 경제적 효과로 현대제철 자료에 의하면 마른 쇠똥 1톤은 석탄 0.5톤과 같은 가치이며, 이는 약6만원(수입가격 기준) 가량의 경제적 효과가 기대된다.
◆ 연료전지=일반적으로 전지라고 한다면 건전지나 배터리와 같이 내부에 전기를 가지고 있는 것을 뜻한다. 하지만 연료전지라는 것은 이렇게 내부에 전기를 가지고 있는 것이 아니라 어떠한 연료를 확학반응을 거치고 이 과정에서 발생전기를 이용하는 것이다.
농진청에서 아직 연구과정이지만 축산분뇨를 이용하여 연료전지를 연구하여 상당량의 진척이 있는 것으로 파악되고 있다. 축산분뇨를 매체로 미생물을 활성화시켜 수소를 얻어 수소연료전지를 생산하는 기술이다.
최근 첨단 자동차에서 적용하는 가솔린, 경유, LPG 차량이 연료를 공급받아 움직이듯이 연료전지는 연료인 수소를 공급받아 전기가 발생한다고 해서 연료전지라고 부른다. 수소를 산소와 반응을 시키게 되면 이 과정에서 전기가 발생되게 된다.
축산분뇨가 향후 청정 에너지원 뿐만 수입에 의존하고 있는 상당부분도 대체할 수 있으며 아직 실용화 단계는 아니지만 분뇨를 이용하여 인과 질소를 회수하여 활용한다든지 이제 가축분뇨가 새로운 자원으로 거듭 재활용하고 있다.