폐자원에너지화 정책 방향과 활성화 모색
[조원상 기자]
‘폐플라스틱 에너지화’ 이슈
탄소중립 실현을 위한 폐자원 에너지화 정책의 방향과 활성화를 모색하는 정책세미나가 한국폐자원에너지기술협의회(회장 박진원 연세대 교수)의 주최로 지난 2월 1일 서울 중구 프레지던트 호텔에서 개최됐다.
국내 생활폐플라스틱 발생량은 2012년 206만 톤/년에서 2018년 323만 톤/년으로 57% 증가했다. 생활폐플라스틱 발생 비율은 종량제봉투(178만 톤/년) 55.1%, 분리배출(145만 톤/년) 44.9%에 달한다.
분리 배출된 생활폐플라스틱은 ▷PET/PE/비닐류 또는 물질 재활용(섬유, 재생제품, 고형연료 등) 등과 같은 선별품 물질 재활용(77만 6000톤, 54%) ▷잔재물 재활용(55만 9000톤, 38%, 시멘트 소성로 원료/연료) ▷잔재물 소각/매립(11만 5000톤, 8%, 재활용 불가(이물질, 혼합, 스티커 부착 등) 폐플라스틱) 등의 과정을 거친다.
또한 지난 반세기 동안 전 세계적으로 플라스틱 사용량이 20배 증가했으며, 매일 10만 톤 이상의 플라스틱이 생산되고 있고, 매년 800만 톤 이상의 플라스틱이 바다로 유출되고 있다. 플라스틱 포장재의 14%만 재활용되고, 14%는 소각, 40%는 매립되고 있다.
메가 트렌드화된 탄소중립으로 인해 탄소국경세(탄소배출 규제가 약한 국가에서 생산되는 제품이나 서비스를 규제가 강한 국가에 수출할 때 적용되는 탄소관세(제품별 수입업자에게 부과))가 EU, 미국 등을 중심으로 2026년부터 본격 시행될 전망이다.
제조업을 대상으로 우선 추진되고, 모든 탄소 집약적 상품에 부가(중소기업에까지 적용)될 예정이다. 국제적 지속가능 탄소인증제는 EU 국가의 대표적인 바이오에너지 인증제도로서 유럽으로 수입되는 플라스틱제품의 재생원료 사용이 의무화(2025년)되고 있어, 국내 수출제품의 새로운 무역관세로 작용할 전망이다. 또 유럽 내 플라스틱 30% 재활용 의무화(2030년) 조치로 2021년 플라스틱세(1000원/㎏)가 도입됐다.
열분해 오일(Plastic Energy)
이날 한국환경공단 박홍조 부장(에너지설계부)은 ‘폐기물처리시설 열분해기술 도입 및 사업추진방안’ 등에 대해 발표했다.
발표에 따르면 폐기물처리시설 열분해기술 관련, 해외 기술들은 파트너십(열분해업체에서 오일 생산→유화사에서 Upgrading(나프타 전환)→유화사 기존 Cracker 투입)으로 상업화에 근접(SABIC-Plastic Energy(2022년, 20kta, 독일 BP와 협업 발표: BP 스팀크래커 활용 계획 등), INEOS-Plastic Energy(2023년), BASF-Quanta Fuel(2023년, 100kta, 고순도 오일 생산 촉매 및 납사 수율 약 39% 개발 중), Total-Plastic Energy(2023, 프랑스 정유설비를 bio/recycling 공장으로 전환))하고 있다.
SABIC는 무촉매기반 Thermal Pyrolysis 5,000톤/년 2기를 운전 중(Seville, Almeria)이고, Semi-batch process이다. 그리고 2만 톤/일 규모의 생산시설을 네덜란드에 신설할 예정이다.
Agilyx(USA)-Screw reactor는 무촉매 연속식 반응으로, 현재 10톤/일 규모의 파일럿 규모로 진행되고 있다. Plastic Energy(Spain)-CSTR은 교반에 의한 열적분해 반응(반응온도: 320∼425℃) 방식으로, 일본 등 여러 곳에 20톤/일 규모의 플랜트를 구축되고 있다.
Recycling technologies(UK)는 진보된 유동층 반응기를 적용(RT-7000)해 미활용 플라스틱을 사용하고, 7000톤/년 규모의 용량이다. Renewlogy(USA)는 10톤/일 용량의 Auger/klin 반응기로, 2017년 캐나다에 Pilot plant를 구축했다.
EU 바이오에너지 인증제도
박홍조 부장은 EU의 바이오에너지 인증제 ISCC에 대해서도 소개했다. ISCC(International Sustainability and Carbon Certification)는 EU 국가의 대표적인 바이오에너지 인증제도로, 한국에서 유럽 시장으로 수출하기 위해서는 의무적으로 요구되는 인증이다.
EU는 RED(재생에너지지침, Renewable Energy Directive))에서 바이오매스의 지속적인 생산과 가공을 위한 EU 회원국의 의무 규정을 만들었고, ISCC는 해당 의무 규정을 준수하기 위한 바이오매스 및 바이오에너지 인증 제도이다.
2016년에는 Clean Energy for all Europeans에서 이니셔티브를 발표했고, 2018년 6월 의회의 동의를 얻어 REDⅡ를 제정했다.
‘REDⅠ’은 2020년까지 설정한 온실가스 감축 목표와 바이오에너지의 사용 목표, 이의 실행 방 법 및 협약 등을 합의했다. ‘REDⅡ’는 2030년까지 32%의 신재생 에너지 보급, 수송용에서는 14%의 재생에너지로 대체해야 한다는 강제 규정을 도입했다.
바이오디젤 원료로는 대두유, 팜유, 채종유 등이 있으며, 가장 널리 쓰이는 것은 폐식용유이다. ISCC협회는 다중 이해관계자 프로세스를 통해 개발됐다. 2010년 베를린에서 20개 회원사가 모여 ISCC 협회를 창립했으며, 첫 번째 ISCC 인증서인 Alco Biofuels(BEL: 바이오에탄올)이 인정됐다.
이후 영향력을 넓혀 원격 감지 데이터(GRAS)로 토지 이용 변경을 확인하는 시스템을 개발하고, 동남아시아 지역으로 이해관계자 위원회를 넓히기도 했다.
현재는 ISCC 협회에 140개 이상의 회원기업이 소속 및 가입되어 있고, 그 중에는 연구기관과 NGO 단체도 협회와 함께하고 있다. 전 세계의 다양한 회원기업들은 ISCC의 지속가능한 발전을 위해 적극 지원하고 있다.
ISCC 인증
인증 원칙은 Implementation of zero-deforestation(산림 벌채 및 파괴 금지에 대한 이행), Protection of land with high biodiversity value and high carbon stock(높은 생물 다양성 및 탄소 보존 지역에 대한 보호), Protection of soil, water and air(토양, 수질자원 및 대기환경의 보호), Compliance with human, labour and land rights(인권, 노동 그리고 토양 보존에 대한 준수사항 설정), Measurement and reduction of greenhouse gas emissions(온실가스 배출량 측정 및 저감), Traceability throughout supply chains(전체 공급망에 대한 추적 가능성), Integration of smallholders in international supply chains(국제 공급망 안에서의 작은 기준들의 통합성), Compliance with laws and international treaties(법률 및 국제 조약 준수), Good management practices(우수 관리 기준의 제공) 등이다.
그리고 ISCC는 크게 ISCC EU(유럽 시장 내 바이오 연료를 판매하기 위해서 취득해야 하는 인증 프로그램)와 ISCC PLUS(유럽 이외 국가로 지속가능한 원료 및 제품 판매 시 취득해야 하는 인증 프로그램) 인증으로 구분된다.
ISCC 인증기관 및 요구조건은 ISCC협회(인증기준의 소유, 관리), ISCC협회 인정기관(인증기관의 관리, 감독), ISCC협회 인증기관(협회가 소유, 관리하고 있는 인증기준을 토대로 피심사 조직의 기준이 적합한지에 대한 심사) 등이다.
‘협회, 인정기관, 인증기관’ 이 세 기관은 이해관계를 토대로 감시·감독하며 이익의 균형을 유지한다. 2020년 기준 인증기관 수는 33개(BV, DNV, RINA, SGS, TUV, NORD, TUV SUD 등)이다. 인증범위는 재활용가능 자원으로부터 재활용제품까지다.
국내 열분해시설 현황
또한 박홍조 부장에 따르면 국내 폐플라스틱 열분해 유화 재활용시설은 민간 재활용시설로서 생활계폐비닐류(EPR 복합필름)를 이용, 열분해유 생산 후 정제연료유 기준에 따라 재활용한다.
복합필름은 대부분 고형연료로 재활용(74%)되고, 유화 재활용(지원금 160원/㎏)은 3% 수준이다. 2021년 기준 민간 열분해시설 11개소가 운영(2개소 가동 중지) 중으로 열분해유 생산량 6988톤으로서 평균수율 32% 수준이다.
구체적으로 유화 재활용량은 2020년 1만 4729톤(2020년), 2021년 2만 1962톤(2021년)이었다. 열분해유 생산량은 2020년 4127톤, 2021년 6988톤이었다. 평균 수율은 2019년 29.8%, 2020년 28.0%, 2021년 31.8%이다.
국내 도입 열분해 재활용시설은 또 ‘전처리공정→열분해 반응공정→열분해오일 생산공정→열분해가스 재순환공정→열분해오일 저장 및 운반→열분해오일 활용공정’ 등을 거친다.
현 정부 플라스틱 처리방향
집권여당 ‘국민의힘’의 공약이행계획은 쓰레기 처리를 매립과 소각 중심으로 열분해 방식으로 전환하겠다고 밝혔다. 매립과 소각 중심에서 열분해 방식으로 전환해 재활용되지 않아 매립 또는 소각되는 것을 열분해하여 친환경성을 보강하겠다는 것이다.
윤석열 정부의 110대 국정과제 중 재활용을 통한 순환경제 완성(환경부) 과제의 주요내용에 따르면 품질 좋은 플라스틱은 재생원료로 의무 사용하고, 복합재질 등 재활용이 어려운 플라스틱은 열분해하여 원료로 활용하겠다고 했다.
이를 위해 폐페트 등 플라스틱 재생원료 사용 의무화(페트 1만 톤/년 이상 생산자 등)하고, 폐플라스틱을 열분해하여 석유·화학원료, 수소원료 재활용을 허용토록 하고, 공공열분해시설 10개소 확충을 추진키로 했다.
한국형 기술개발
종량제봉투의 특수성을 반영한 한국형 기술(일례로 하이브리드형(소각시설+열분해 유화)) 개발도 소개됐다. 도화엔지니어링에 따르면 종량제봉투 중의 플라스틱류 저위발열량은 약 7000kcal/㎏으로 매우 높은 편이다. 또 비닐 플라스틱류 20%를 10%로 저감 시 저위발열량은 400∼500kcal/㎏이 저감된다.
통합바이오가스화 사업
한국환경공단 이기형 과장(에너지정책지원부)은 통합바이오가스화에 대해 발표했다. 유기성폐자원은 폐기물관리법의 적용을 받는 폐기물계 바이오매스로서 음식물류폐기물, 하수찌꺼기, 가축분뇨 등이다. 대부분 퇴·액비화 처리되고 있으며, 2020년 바이오가스화 처리량은 5.8%에 불과하다. 유기성 폐자원 발생량은 10년간 약 17.6% 증가했다.
이기형 과장에 따르면 유기성폐자원에서 에너지원(CH4)을 만드는 바이오가스의 필요성이 대두되고 있다. 환경적 여건은 자원의 순환 이용, 온실가스 감축 및 탄소중립 촉진 등이 이유다. 사회적 여건은 사료 퇴비 효율 감소, 재생에너지 생산 확대 필요 등이 이유다. 기술적 여건은 국내 기술이 안정화 단계(2020년 8월 서산 통합바이오가스화시설을 100% 국내 기술로 준공)에 진입했고, 시설 수가 110개소에 달하고, 생산량(3.7㎥)도 지속적으로 증가하고 있다.
또한 상호보완 특성이 있는 2종 이상의 유기성폐자원을 통합 처리(통합바이오가스화) 시, 소화효율 향상(단독 35%→통합 55% 이상)으로 가스 생산량이 증대된다. 부산물도 저감된다.
통합바이오가스와의 기대효과는 ▷개별시설을 하나의 시설로 통합 설치·운영함에 따라 규모의 경제가 작용되어 설치비와 운영비 절감(약 20∼30%)이 가능 ▷개별 처리되던 유기성폐자원을 하나의 통합시설에서 안정적으로 처리 가능 ▷수질오염원 일원화, 공정폐수의 하수처리장 연계처리 등 수계 환경 개선 ▷주민기피시설을 밀집화 함으로써 님비현상 최소화 및 지역주민 만족도 향상 등이다.
바이오가스화촉진법 신규 제정
이기형 과장은 또 바이오가스 촉진법에 대해 소개했다. 이에 따르면 다양한 유기성 폐자원을 활용하는 바이오가스 사업 특성 상, 유기성 폐자원별로 법률이 분절되어 있어 통합시설로의 확대 및 종합적인 바이오가스 확대 추진이 곤란하다. 그리고 바이오가스 생산 종합관리 및 확대하기 위한 제도적 근거 마련을 위해 바이오가스법이 필요하다.
바이오가스 촉진법의 목적은 유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산과 이용에 필요한 기반을 조성함으로써, 유기성 폐자원의 친환경적 활용을 촉진하고, 환경의 보전과 국민경제의 건전한 발전에 기여하는 것이다.
입법방식은 신규 법률 제정이고, 의원 발의(2021년 6월 송옥주 의원, 2021년 9월 임이자 의원) 후 국회 통과(2022년 12월 8일, 대안의결) 후 공포(2022년 12월 30일)됐다.
2022년 12월 31일 시행됐으며, 목표관리제의 경우 공공부문은 2025년부터, 민간부문은 2026년부터 시행된다. 주요내용은 유기성 폐자원의 종류 명시, 공공 및 민간 부문 의무생산자의 범위 명시, 공공·민간 의무생산자별 생산목표 설정 및 달성, 과징금 부과, 배출량/생산량 보고 및 운영평가, 재정지원 등이다.
이기형 과장은 “2023년 내 바이오가스 종합정보시스템 구축을 위한 정보화전략계획과 바이오가스센터 운영방안을 마련해 제도적 기반을 구축할 예정”이라고 전했다.