가축분뇨로 전기·열 생산을…폐기물서 에너지 자원으로 활용된다

정부는 올해부터 2029년까지 총 298억 원을 투입해 우분의 수거부터 고체연료 생산, 발전 및 열 이용, 환경오염 저감까지 아우르는 전주기 기술을 확보하고, 축산분야 탄소중립과 국내 재생에너지 확대를 동시에 추진한다는 계획이다.

양 부처는 28일 서울 중구 써밋원 서울역점에서 ‘바이오매스 고체연료 생산 및 이용 기술개발’ 착수보고회를 열고 연구개발 추진계획과 과제 간 연계·협력 방안을 논의한다.

국내에서 발생하는 우분은 대부분 퇴비로 처리되고 있다. 하지만 농경지 면적 감소와 화학비료 사용량 감소 등의 영향으로 퇴비 수요는 지속적으로 줄어드는 반면 가축분뇨 발생량은 꾸준히 증가하면서 처리 부담이 커지고 있다. 

특히 필요 이상으로 살포된 퇴비는 질소와 인 성분이 하천으로 유입돼 녹조 발생 등 수질오염의 원인으로 지적되고 있으며, 퇴비화 과정에서 발생하는 메탄과 아산화질소는 온실가스 배출의 주요 요인으로 꼽힌다.

정부는 이 같은 구조적 문제를 해결하기 위해 우분을 폐기물이 아닌 에너지 자원으로 활용하는 방안을 추진하고 있다. 우분에 커피찌꺼기와 농업부산물 등 보조원료를 혼합해 일정한 품질의 고체연료를 생산하고 이를 발전소와 열병합발전시설의 연료로 활용하면, 가축분뇨 처리 문제를 해결하는 동시에 석탄과 수입 목재펠릿을 대체하는 재생에너지원 확보가 가능하다는 판단이다.

국내 발전용 바이오매스 연료는 목재펠릿과 목재칩 등 수입 목질계 바이오매스 의존도가 높아 국제 가격 변동과 공급망 불안에 취약한 구조다. 이에 따라 정부는 국내에서 안정적으로 확보할 수 있는 우분과 농축산 부산물을 활용한 바이오매스 고체연료를 새로운 에너지원으로 육성해 에너지 안보와 탄소중립을 동시에 달성한다는 전략이다.

이번 사업은 농식품부와 기후부가 각각 보유한 기술과 연구 역량을 연계한 다부처 연구개발(R&D) 사업으로 추진된다. 총사업비 298억 원 가운데 농식품부가 50억 원, 기후부가 248억 원을 투입한다.

농식품부는 ‘우분 고체연료 산업화 기술개발’을 통해 우분과 농업부산물의 수거, 운반, 이력관리, 품질관리 체계를 표준화하고, 수분 함량이 높은 우분을 적은 에너지로 효율적으로 건조하는 기술을 개발한다. 또한 우분 전용 발효·건조 공정을 구축하고 원료 혼합기술을 통해 발열량과 수분 함량이 일정한 고품질 고체연료 생산기술을 확보할 계획이다.

아울러 사물인터넷(IoT) 센서와 데이터 분석 기반의 스마트 생산관리 시스템을 구축해 생산 공정을 실시간으로 관리하고, 별도의 압축·성형 공정 없이도 사용할 수 있는 우분 고체연료를 개발해 농업시설 보일러 등 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 할 예정이다.

기후부는 ‘바이오매스 고체연료 생산 및 활용 기술개발’을 통해 우분과 커피찌꺼기, 농업부산물 등의 혼합비와 제조공정을 최적화한 실증시설을 구축한다. 이를 통해 하루 15톤 규모, 총 4500톤의 고체연료를 생산하고, 발열량 3500㎉/㎏ 이상의 고품질 연료 생산기술을 확보한다는 목표다.

생산된 고체연료는 330MW급 상용 발전설비에서 석탄과 함께 연소하는 혼소 기술과 4MW급 열병합발전용 전소 보일러에서 실증을 진행한다. 이를 통해 발전과 열공급 분야에서 상용화가 가능한 기술적 기반을 마련할 계획이다.

고체연료 생산과 활용 과정에서 발생할 수 있는 환경오염을 최소화하기 위한 기술개발도 병행된다.

기후부는 별도로 50억 원을 투입해 생산시설에서 발생하는 악취의 주요 원인인 암모니아를 회수하고, 고도산화공정(AOP)과 역삼투(RO) 공정을 결합한 폐수처리 기술을 검증한다. 연소시설에서는 촉매 여과필터를 활용해 미세먼지(PM), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 대기오염물질을 저감하고, 폐수를 외부로 배출하지 않는 무방류 처리공정도 구축할 예정이다.

또한 전 과정 평가(LCA)를 통해 우분 고체연료의 생산부터 이용까지 온실가스 감축 효과를 객관적으로 분석해 환경성과 경제성을 동시에 검증한다.

이재식 농식품부 축산정책국장은 “이번 기술개발은 농가에서 배출되는 우분의 수거와 품질관리부터 저에너지 기반 고체연료 생산까지 일괄 체계를 구축하는 데 의미가 크다”며 “농가 현장에서 실제 작동하는 가축분뇨 바이오매스 선순환 생태계를 조성하겠다”고 말했다.

김고응 기후부 자원순환국장은 “가축분뇨 처리 방식의 근본적인 전환이 필요한 시점”이라며 “가축분뇨 에너지화 기술개발을 적극 지원해 고체연료 생태계를 구축하고 재생에너지 확대와 탄소중립 실현에 기여하겠다”고 밝혔다.

양 부처는 이번 착수보고회를 계기로 원료 확보와 품질관리, 고체연료 생산, 발전 및 환경오염 저감 기술을 유기적으로 연계하는 협력체계를 구축하고, 2029년까지 전주기 실증을 완료해 상용화 기반을 마련한다는 계획이다.