바이오가스화 기술에 있어서 기질(substrate)의 가치
바이오가스화 기술에 있어서 기질(substrate)의 가치
  • 한국에너지
  • 승인 2010.05.24 10:48
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유기성폐기물을 이용한 바이오가스 생산은 한국의 그린에너지 정책에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 될 것이다. 오늘날 한국은 전세계 천연가스 시장에서 주요한 수입국 중 하나이며 전략적으로 가스 수입에 의존하고 있다. 2008년 기준 가스 수입량은  2600만톤, 일인당 소비량은 0.55톤/년이다. 한국은 세계에서 천연가스의 주요 소비국에 속한다.

반면에 한국은 가정과 산업체의 많은 분야에서 유기성폐기물을 만들어내고 있는데 그 양이 매우 많아 연간 가스 소비량의 일정 부분을 대체할 수 있다. 버려지는 음식물 폐기물은 연간 460만톤에 달한다. 식품 공장에서 발생하는 폐기물도 매우 많다. 음폐수는 매우 특별한 에너지원이다. 음식물 폐기물은 고형폐기물과 음폐수로 분리하는데 고형분은 석회석과 섞어 킬른에서 가열하고, 유기성분을 분해하여 유기질 비료로 만들어지는데 이 공정은 에너지 집약적, 즉 열을 공급해주어야 한다. 이것이 한국에서의 음폐수 처리기술이 대체적으로 긍정적인 에너지 수지를 갖는 대신에 부정적인 에너지 수지도 갖게 된 이유이다. 현재의 기술은 경제적이지도 않고 경제친화적이지도 않은데 이것은 음폐수를 해양투기한다는 사실에 기인하지는 않는다.

음식물 폐기물(460만톤)의 총 유기물량이 전체의 20%라면 이것의 유기고형물은 92만톤에 해당한다. 전체를 바이오가스로 전환하면 2억5000~3억m³의 메탄이 발생하는데 에너지로는 약 2500~3000GWh에 해당된다. 60~80만 가구에서 200만명이 쓰기에 충분한 양이다.
일반적으로 바이오가스 생산에 사용되는 유기성물질의 농도는 8~12%이다. 환경부 자료에 따르면 매년 약 150만톤의 음폐수가 바다에 버려진다. 유기물의 일부는 이산화탄소로 전환되고 나머지는 메탄으로 전환된다. 좋은 소식은 2013년 1월 1일부터 해양투기가 금지된다는 것이다.

하루에 20톤 이상을 처리하는 폐기물 회사에서 재정적 관점의 바이오가스플랜트에 대한 투자는 매우 훌륭한 일이 될 것이다. 음폐수 처리로 시작하더라도 그럴 것이다. 1톤의 음폐수는 약 300~600m³의 메탄가스를 생산한다. 1m³당 750원의 가스비를 가정하면 음폐수 1톤당 1만8000~2만6000원 가량의 가치가 있는 바이오가스가 생산된다. 음폐수 1톤당 에너지는 3000~5000kWh로 표시될 수 있다. 이는 상당한 양으로 특정 환경에서의 수율은 더 높아지고 특히 많은 지방을 함유한 음식물 폐기물의 경우에 그러하다. 음폐수는 다른 폐기물이나 농작물이 첨가되는 기본적인 공정으로 사용될 수 있는데 이런 경우 가스 수율은 간단하고 비용이 들지 않는 실험실 테스트로 결정할 수 있다.

한국의 전기법에 따르면 바이오가스는 전기로 변환되어 배전망에 공급될 수 있다. 음폐수로부터 생산되는 전기는 발전차액지원제도에 의해 kW당 72.73~85.71원이며, 음폐수 톤당 8000~10000원이다. 이러한 가치는 부산물로 생산되는 열을 판매할 수 있는 적정한 지역에 위치할 경우 거의 두 배로 늘어나게 된다. 전형적인 열병합발전설비에서 열의 수율은 전기의 수율을 넘어서며 결과적으로 약 3300~6600kWh의 열을 판매할 수 있다. 음식물 폐기물을 직접 사용하게 될 때 가스 수율은 음폐수를 사용하는 경우보다 훨씬 높아진다. 음식물 폐기물 바이오가스 공정은 건강과 경제적으로 가치있는 환경에 놀라운 방법으로 공헌할 수 있다. 폐수처리설비의 슬러지를 첨가함으로써 잔류 탄소 성분추출을 통해 30~50%를 감소시킬 수 있다. 바이오가스 공정에서 폐열을 공급함으로써 슬러지 처리와 부피감소를 최소의 비용으로 할 수 있다.

페수슬러지를 처리하는 고속처리소화조와 식품산업에서 사용하는 음식물폐수 혹은 기타 폐기물 사용을 업그레이드 시킨 많은 예가 유럽에서 가동되고 있다. 음식물 폐기물 공장은 이웃 주민들과의 관계가 매우 중요한데 많은 사람들이 불쾌한 냄새를 두려워하기 때문이다.
현대의 공장은 치즈 커버와 같이 휘발성 성분을 100% 잔류시킨다. 공조시스템은 공정의 모든 발생기체를 빨아들이고 배기가스를 필터시스템으로 보내 환경기준에 맞게 정화시킨다. 유럽에서 바이오가스 공정은 에너지사용을 최적화하고 전기와 열을 판매하기 위해 일반주택이나 산업체 근처에 위치한다.

음식물폐기물이나 음폐수 공정의 운전은 올바른 기술을 사용한다면 한국에서 투자에 대해 고수익을 올릴 수 있는 사업이다. 믿을 만한 바이오가스 공급자가 감독하고 운전지원을 할 때 기술적인 위험도를 최소화할 수 있고, 다양한 종류의 기질을 병합하여 사용해 보고 다양한 지역에, 오랜 기간 동안, 많은 공정의 경험을 가진 전문가에 의해 새로운 설비의 시운전이 수행되어야 한다. 과연 무엇이 환경에 이롭고 또한 개인적인 수익에 유익하겠는가?


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