유기성 폐자원의 효율적 에너지화를 위한 관리체계 구축방안 연구

Title
유기성 폐자원의 효율적 에너지화를 위한 관리체계 구축방안 연구
Authors
한상운; 조지혜
Co-Author
이희선; 김윤정; 김충현
Issue Date
2013-12-31
Publisher
한국환경정책·평가연구원
Series/Report No.
기후환경정책연구 : 2013-03
Page
182 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/20086
Keywords
유기성 폐기물, 에너지화, 하수슬러지, 가축분뇨, 음식물 폐기물, Organic Waste, Waste-to-Energy, Sewage Sludge, Livestock Manures, Food Waste
Abstract
폐기물 에너지화는 화석연료를 대체하고 온실가스 발생을 줄일 수 있는 효과적인 수단인 동시에 폐기물을 적정 처리할 수 있는 방안이다. 유기성 폐자원의 해양투기 금지에 따라 정부는 2009년~2016년 총 사업비 7,255억 원을 투입하여 유기성 폐자원 바이오 가스화시설 22개소의 설치를 추진하고 있으며 시설의 효율적인 설치 및 운영을 위한 기준 마련 및 법제 개선이 요구되고 있다. 하수슬러지, 가축분뇨, 음폐수의 해양투기 금지 및 폐자원 바이오매스 에너지화 정책에 따라 유기성 폐자원 에너지화는 중요한 국가적 과제로 부각되고 있다. 2011년 발생량을 기준으로 음식물쓰레기의 4.5%, 음폐수의 19.5%, 가축분뇨의 0.5%, 가용 하수슬러지의 17.6%가 55개 유기성 에너지화 시설에 투입된 것으로 추정된다. 그러나 아직 시설비 투자에 비해 수익성이 낮아 경제성 확보가 곤란하다. 유럽을 중심으로 해외의 선진사례를 살펴보고 검토한 결과 유럽의 유기성 폐자원 에너지 활성화 지원책은 초기 투자비용에 대한 지원보다는 발전차액지원제도로 대표되는 에너지 보급 지원책에 초점을 두고 진행되고 있으며 바이오가스를 직접 배관에 주입하거나 고질화하여 상품화시킨 바이오메탄을 유통하는 체계를 갖추고 있다. 2011년 우리나라에서 발전차액지원제도가 폐지되고 RPS제도가 도입되었으나 두 제도를 병행 운용하면서 우리의 실정에 더 적합한 제도로 수정, 보완해나가는 것이 신재생에너지 산업의 성공가능성을 높이는 데 도움이 될 것으로 생각된다. 또한, 유기성폐기물에서 발생한 바이오가스 또는 열량 등에 대한 기준설정, 엄격한 배출가스 기준 및 그리드 시설에 대한 기준 등도 고려되어야 함을 알 수 있다. 국내 유기성 폐자원 에너지화 시설을 분석한 내용은 크게 유기성 폐자원처리, 에너지화 및 활용(가스, 전기), 에너지화 효율 세 가지로 나눌 수 있다. 이들 세 가지 내용을 종합해보면 먼저, 유기성 폐자원 처리의 경우 단독처리시설(38개소)의 처리량이 병합처리시설(17개소)보다 많으나, 시설 한개소당 처리량은 병합처리시설이 더 많은 것을 확인할 수 있다. 다음으로 가스 생산 및 활용의 경우 유기성 폐자원 에너지화 시설에서 생산하는 가스 생산 총량의 약 20%를 단순처리함을 확인할 수 있었다. 유형별로는 병합처리시설의 단순처리 양과 비중이 단독처리시설보다 높게 나타났다(병합처리 23.2%, 단독처리 15.6%). 한편, 단순처리하지 않는 경우 가스 이용 방식은 자체이용(시설 내 보일러 가동 등)이 주를 이루고 있으며, 그 외에 가스공급과 발전 용도로 이용하는 가스의 비중은 단독과 병합처리시설 모두 약 24% 정도로 유사하다. 그러나 단독처리시설은 발전이 주를 이루는 데 반해 병합처리시설은 가스공급이 주를 이루고 있는 모습을 보여 유형별로 자체이용 이외의 용도로 사용하는 방식에 차이가 있음을 알 수 있다. 한편, 가스를 이용하여 생산된 전기를 외부로 판매하는 경우도 확인할 수 있었다. 가스를 이용한 발전시설(발전기) 등의 설비 투자비용을 감안할 때, 이러한 외부 판매를 통한 설비 투자비용의 일부 회수는 유기성 폐자원 에너지화 시설의 경제적 효율성에 긍정적일 수 있다. 이러한 외부판매의 긍정적 측면에 비하여 실제 시설에서 2011년 외부로 판매한 발전량은 전체 발전량 47,256MW의 28% 수준에 그치는 것으로 나타났다. 마지막으로 시설 에너지화 효율은 유기성 폐자원 에너지화 시설에서 처리하는 유기성 폐자원 대비 가스 생산량을 에너지화 효율 판단의 기준(가스 생산량/폐자원 처리량)으로 삼았다. 본 연구에서는 유기성 폐자원 에너지화 시설이 ‘폐자원의 적정처리’와 ‘에너지화’ 양 측면을 효율적으로 달성하는지 여부에 분석의 초점을 두어 이러한 에너지화 효율 판단기준을 선정하였다. 해당 기준을 중심으로 유기성 폐자원 에너지화 시설의 가스 생산효율을 검토한 결과, 평균적으로 병합처리 유형의 시설이 단독처리 유형의 시설보다 에너지화 효율이 다소 높게 나타남을 알 수 있었다. 다만, 동일한 병합처리 유형의 시설임에도 개별 시설별로 효율의 편차가 큰 점을 확인할 수 있다. 이는 일반론적으로는 병합처리시설이 단독처리시설보다 유기성 폐자원 에너지화 효율이 일부 높을 수 있으나, 원료로 활용하는 유기성 폐자원의 종류, 성상, 시설 입지, 운영주체의 전문성 등 여러 변수에 의해서 생산 효율이 크게 달라질 수 있음을 시사한다. 향후 정부는 지속적으로 바이오가스 시설을 건설하려는 계획이 있는 바 앞서 분석한 문제점들을 바탕으로 사업을 체계적으로 관리할 필요가 있다. 우선 폐자원이 효율적으로 활용될 수 있도록 법을 개정해야 한다. 메탄생산 잠재량이 높은 농축산 바이오매스를 가축분뇨와 함께 통합 바이오가스 플랜트에서 이용을 활성화시키기 위해서는 “폐기물관리법”의 개정이 필요하다. 실질적인 사업비 단가 설정하여 및 시설건설의 가장 큰 문제가 되고 있는 악취시설을 철저히 갖출 필요가 있으며 이를 위해 그 재정을 따로 분리하는 방안도 검토할 수 있다. 또한, 시설설치 가이드라인을 마련, 바이오가스 시설 의무 가동기한 부여를 통한 시설 정상화 및 운영인력 양성, 하수연계 시설의 경우 가용화 시설 설치를 통한 에너지화 효율 증대, 운영 및 유지에 있어서의 보조금 제도 도입, 지자체 차원의 신재생에너지 부서 신설 및 전문공무원 배정, 소화부산물 정화처리에서 문제가 되고 있는 유입 부하량 사전협의, 유기성 폐자원 에너지화 시설 데이터베이스 구축 등의 방안을 도입하여 효율적 관리체계를 구축할 필요가 있다.


Waste-to-Energy is not only an effective way to make green energy substituting fossil fuel but also a good way to dispose waste itself. According to London convention, dumping of waste(mainly organic waste) in waters surrounding the Korean Peninsula has been banned ― organic waste should be properly processed on land in accordance with the London Convention on the prevention of maritime pollution. For this reason, Organic Waste-to-Energy facilities are increasing relying on government subsides. As the government is planing to build more facilities, it is crucial to check how Organic Waste-to-Energy policy of government worked so far. The distribution of facility nationwide must be considered carefully since huge amount of government subsides are put as initial cost. Moreover, some problems has been pointed out through advanced research such as lack of economic feasibility and frequent break down of facilities. And quantity of organic waste used as energy source is still very small due to complex reasons like local government jurisdiction on waste collection and many competent authorities according to waste type. While Korean government subsides are concentrated in the early stage of facility building, other European countries support Organic Waste-to-Energy industry including operation and energy sales and consumptions. Through the analysis, we would like to make suggestions for efficient Organic Waste-to-Energy system. First of all, Wastes Control Act revision is required to boost using different types of organic waste in one facility. Finance for odor control removing facility must be secured to deal with appeals from local residents. Facility installation and operation guideline is needed to help constructor and operators. Obligation for 2- years operation by constructor will help to stabilize facility and foster operation manager. Setting up sewage sludge solubilization facility is one of the substantial way to maximize energy efficiency. Subsidies for operation and maintenance, establishing department for renewable energy, building database system for Organic Waste-to-Energy facility will also promote efficient Organic Waste-to-Energy system.

Table Of Contents

제1장 서 론
1. 연구의 필요성 및 배경
가. 폐기물 에너지화와 폐기물 적정처리
나. 육상 폐기물의 해양투기 금지 대응
다. 유기성 폐자원 에너지화 효율성 제고
2. 연구대상, 연구목적 및 범위
가. 연구대상
나. 연구목적 및 범위

제2장 국내 유기성 폐자원 에너지화 현황
1. 주요 유기성 폐자원의 발생 및 처리 현황
가. 음식물쓰레기·음폐수 발생 및 에너지화 현황
나. 가축분뇨 발생 및 에너지화 현황
다. 하수슬러지 발생 및 에너지화 현황
2. 국내 유기성 폐자원 에너지화 관리체계
가. 유기성 폐자원 에너지화 행정체계
나. 유기성 폐자원 에너지화 정책 및 법체계
3. 국내 유기성 폐자원 에너지화 현황의 시사점

제3장 해외 유기성 폐자원 에너지화 현황
1. 서론
2. 해외사례
가. 유럽연합
나. 독일
다. 네덜란드
라. 영국
마. 오스트리아
바. 프랑스
3. 시사점 및 결론

제4장 유기성 폐기물 에너지화 시설 운영 현황
1. 유기성 폐자원 에너지화 시설의 운전관리 현황
가. 유기성 폐자원 에너지화 시설의 유형 분류
나. 시설 유형별 유기성 폐자원 처리 및 에너지화 현황
다. 시설 유형별 유기성 폐자원 에너지화 효율 분석
라. 음폐수 처리와 병합처리시설
2. 유기성 폐자원 에너지화 시설 운영실태 분석
가. 바이오가스 시설 운영주체의 전문성 부족
나. 전처리 및 소화액 처리 문제
다. 바이오가스 시설 규모의 경제 실현 문제
3. 분석 내용의 종합 및 시사점

제5장 유기성 폐자원 에너지화 관리체계 구축방안
1. 유기성 폐자원 바이오가스 에너지화 제도 개선안
가. 가축분뇨 활용을 위한 폐기물관리법의 개선
나. 실질적인 사업비 단가 설정 및 악취시설 재정 분리
다. 시설 설치 가이드라인 마련
라. 바이오가스 시설 의무 가동기한 부여
마. 가용화 시설 설치를 통한 에너지화 활성화
바. 운영 및 유지에 있어서의 보조금 제도
사. 지자체 차원의 신재생에너지 부서 신설 및 전문공무원 배정
아. 소화부산물 정화처리 유입 부하량 사전협의
자. 바이오가스 사용의 다각화
차. 유기성 폐자원 에너지화 시설 데이터베이스 구축
카. 유기성 폐자원 에너지화

효율성 제고를 위한 입법 추진
2. 유기성 폐자원 바이오가스 시설 설치 기술 적합성 검증
가. 공법사의 능력
나. 바이오가스의 기술성
다. 안전성
라. 편의성
마. 소화액의 활용성
바. 경제성
3. 유기성 폐자원 바이오가스 시설 관리운영 지침(안)
가. 주요공정별 유지관리지침
나. 안전관리지침
4. 향후 추진과제에 대한 제언
가. 바이오에너지 기술센터 설립
나. 효율적 에너지화 최적조합을 위한 연구과제 추진

참고문헌

부록
부록 1. 혐기성 분해시설 관련 폐기물관리법 시행규칙
부록 2. 유기성 폐자원 에너지화 관련 지침

Abstract

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Reports(보고서) > Climate Policy(기후환경정책연구)
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