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스페셜리포트

농축산 탄소중립 중심 ‘축분’…에너지잠재력 ‘무궁무진’

농식품부, 탄소중립 로드맵 內 2030년 목표 35%
축분E잠재량 126만TOE…신재생E원 가치 ‘주목’
주민수용성·경제성 등 문제 지속…규제개선 必


정부는 지난해 10월 2030 국가온실가스감축목표(NDC) 및 2050 탄소중립 시나리오를 확정하며 탄소중립에 대한 적극적인 이행의지를 밝혔다. 

에너지, 산업, 건물 등 탄소다배출부문을 비롯해 농축수산부문도 탄소배출에서는 자유로울 수 없으며 정부는 2050년 농축수산부문 탄소배출목표를 1,540만tCO₂eq로 확정했다. 

특히 2030 NDC의 경우 감축률을 기존 21.6%에서 27.1%로 상향했으며 효과적인 감축방안을 마련해야 한다. 농축산업의 경우 가축과 작물의 생육환경을 유지하기 위한 난방을 통해 주로 탄소가 배출되고 있다. 특히 축산업은 난방과 함께 가축의 생리작용에 따라 탄소를 배출하고 있다. 

가축과 작물의 생육환경을 조성하기 위한 난방은 신재생에너지 등으로 비교적 쉽게 탄소중립을 달성할 것으로 기대되나 생리작용으로 인한 축분 탄소배출은 사육두수가 점차 증가하고 있는 상황에서 난제로 남아있다. 

2019년 기준 하루 15만3,220톤의 축분이 쏟아지고 있다. 우분 1톤당 온실가스 발생량은 0.13CO₂톤으로 이를 환산하면 하루에 1만9,918CO₂톤, 연간 727만289톤의 온실가스가 축분으로 인해 발생한다. 

2050 탄소중립 시나리오상 농축수산부문 탄소배출목표인 1,540만CO₂eq의 절반에 해당한다. 지난 12월 농림축산식품부는 ‘2050 농식품 탄소중립 추진전략’을 발표하며 △논물관리 △농경지 △장내발효 △축분 △생산성향상 △에너지 등에 대한 탄소중립 로드맵을 수립했다. 

 

2030년 감축목표량

2050년 감축목표량

논물관리

간단관개(중간물떼기)

474

474

논물얕게대기

66

66

농경지

질소비료 저감 후 사용

267

268

바이오차보급

58

65

농경지 투입 분뇨량 저감

1,683

1,936

장내발효

저메탄사료보급

121

402

분뇨 내 질소저감

630

673

가축분뇨

비농업계이동

2,058

2,355

생산성향상

식단변화에 따른 가축 사육도수 감소율

-

995

축산생산성향상

389

579

배양육, 식물성분 고기, 곤충 원료등에 의한 육류 대체

63

200

에너지

고효율 에너지설비

14

41

농기계

35

190

감축량 총계

5,858

8,243

▲ 2050 농식품 탄소중립을 위한 로드맵 내 주요 감축목표현황. 

이중 축분의 2030년 온실가스 감축목표는 205만8,000톤으로 2030년 전체 감축목표의 35%에 달하며 농경지부문 투입 분뇨량 저감을 통한 탄소감축량도 168만3,000톤이다. 이는 축분으로 인한 온실가스 배출저감은 농축수산부문 탄소배출목표 달성의 핵심열쇠라는 것을 의미한다. 

이렇게 배출되는 축분은 퇴·액비화, 정화 등의 과정을 거쳐 처리되고 있으나 탄소배출을 줄일 수 없으며 토양부영양화, 수질오염 등을 야기해 처리방식의 전환이 요구된다. 이번 기획을 통해 축산업 탄소배출원인 축분의 에너지화를 통한 탄소중립 가능성을 살펴보고 현안, 해결방안 등에 대해 알아본다. 

기존 축분 처리방식 한계 봉착
과거 농기계와 비료자원이 부족하던 시절에는 축산은 노동력과 비료자원(분뇨)을 확보하기 위한 수단이었다. 그러나 산업화가 진행되면서 노동력과 비료자원이 농기계와 화학비료로 대체되고 국민의 소득수준이 향상되면서 축산은 양질의 단백질을 생산하는 식품산업으로 전환됐다. 

경제성과 생산율을 높이기 위해 축산업은 기업화, 대규모화됐다. 환경부의 ‘가축분뇨 처리통계’에 따르면 2010년 21만2,917마리였던 가축 사육두수는 2019년 29만1,996마리로 약 37% 증가했다. 기본적으로 가축분뇨의 환경영향은 가축사육밀집지역에서 다량으로 발생한다. 이에 따라 가축분뇨 처리문제는 축산업의 근원적 문제가 아닌 우리나라 사업화과정에서 발생하는 환경문제들과 맥을 같이하고 있다. 

가축분뇨는 다량의 유기물, 질소, 인을 함유하고 있어 무단으로 하천이나 바다에 방류될 경우 직접적으로 수질을 오염시킨다. 정부는 축분을 적정관리하기 위해 지도, 단속을 지속 강화했으며 이러한 성과로 무단방류는 근절됐다. 

가축사육두수와 사육밀도 증가는 다량의 축분을 발생시키고 있으며 국내 발생 축분 중 90%가량이 퇴·액비로 이용되고 있다. 축분의 자원화는 자원순환이라는 점에서 합리적이나 농경지에 투입되는 과다한 양분으로 인한 수계 비점오염원 유출의 문제가 지적된다. 

축분, E잠재량 126만TOE…이용률 0.3%
국내 바이오가스 발전의 에너지이용효율은 30% 수준으로 화석연료와 유사하다. 이때 발전폐열을 활용한다면 에너지이용효율을 80%까지 높일 수 있다. 국내에서 연간 발생하는 바이오매스는 8,300만톤으로 이중 축분은 연간 발생되는 바이오매스의 76.1%를 차지하며 축분의 기술적 에너지잠재량은 약 126만1,000TOE/년으로 추정된다. 반면 바이오에너지 이용률은 0.3% 수준으로 1%에도 미치지 못하고 있는 상황이다. 

구 분

이론적 잠재량 (TOE/)

비중 (%)

기술적 잠재량 (TOE/)

한우

626,905

10.5

626,905

육우

28,336

0.5

28,336

젖소

104,793

1.8

104,793

304,820

5.1

304,820

돼지

383,163

6.4

196,320

소계

1,448,017

24.2

1,261,174

▲ 축분 종류별 에너지잠재량 현황(출처: 신재생에너지백서).


이를 바꿔 생각하면 축분은 에너지로 재탄생할 잠재력이 무궁무진하다는 것을 의미한다. 정부는 축분의 활용가치에 주목하고 에너지화사업을 지속 추진해오고 있다. 2020년 기준 국내 바이오가스 발전시설은 총 101개소로 이중 87개소는 지자체가 운영하는 공공처리시설이며 민간의 처리시설마련 부담을 공공부문에서 해소하고 있다. 

환경부는 최근 통합 바이오가스화시설 시범사업 대상지로 △서울시 △순천시 △구미시 △청주시 등 4곳을 선정했다. 시범사업으로 선정된 지자체는 축분, 음식물 쓰레기, 하수찌꺼기 등 다양한 유기성 폐자원을 활용해 바이오가스를 생산할 계획이다. 

이번 시범사업 설비구축을 통해 하루 1,660톤의 유기성 폐자원으로 약 14만Nm³의 바이오가스를 생산할 수 있을 것으로 기대된다. 약 9만2,000가구가 도시가스로 활용할 수 있는 양에 해당한다. 

정부의 이러한 노력을 통해 공공처리시설이 확대되고 있으나 예산, 사업자 선정 등 행정적 절차에 시간이 소요되므로 빠른 확산을 위한 민간중심의 축분에너지화시설 구축이 중요해질 전망이다. 

특히 기업형 축산농가에서 발생되는 축분을 농가 인근에서 에너지화해 다시 농가에서 소비하는 형태가 입지선정에 용이할 것으로 보인다.

공공처리시설로의 축분 이동에 따른 탄소배출량도 고려해야 하는 등 바이오매스 생산과 소비 전주기에 걸쳐 온실가스 배출을 감축해야 하는 상황에서 소비지와 생산지간 거리단축은 축분기반 바이오매스가 탄소중립 에너지원으로 한 발짝 다가가는 효과를 거둘 수 있다.

관련업계의 한 관계자는 “농축수산부문 탄소중립은 태양광, 태양열, 지열 등 신재생에너지설비 확대를 통해 달성하는 방안도 있지만 축산업의 경우 축분이 발생하는 현장에서 자체소비를 통해 다시 에너지화함으로써 화석연료를 완전대체할 수 있다”라며 “에너지화를 통해 생산된 바이오매스를 인근 농가에 공급함으로써 농산업분야 에너지전환도 실현할 수 있다”고 밝혔다. 

주민수용성·경제성 등 선결과제 산적
축분을 활용해 바이오에너지를 생산하고자 하는 지자체, 민간사업자들은 주민수용성 등의 한계를 극복해 나가야 하는 상황이다. 정부 부처별 관련법이 산재돼있어 원활한 사업추진에 어려움이 있다. 이에 따라 관련업계는 바이오매스관련 법령정비 등 제도개선과 안정적인 사업추진을 위한 범정부 콘트롤타워 출범을 통해 바이오매스를 통한 탄소중립 달성 기여노력을 뒷받침해야 한다고 지적했다.

경제성을 확보할 수 있는 수단을 마련하는 것도 축분에너지화의 과제다. 축분 에너지화의 걸림돌인 경제성을 확보하기 위해서는 기술발전도 중요하지만 REC 등 관련제도 정비를 통해 사업성을 향상하고 수요처를 확대할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 

축분펠릿의 경우 펠릿 생산과정에서 축분에 함유된 수분을 건조하기 위한 열이 다량 필요하다. 현재 축분펠릿 저위발열량 기준은 3,000kcal/kg으로 기준을 충족하기 위한 생산단가가 높으며 이를 완화하거나 환경부에서 추진하고 있는 통합 바이오가스화사업과 같이 축분펠릿 제조시 일정량의 타 유기성 폐자원을 혼입하는 방안도 검토가 필요하다. 

정부는 축분펠릿의 경제성을 향상시키기 위한 방안을 마련하기 위해 ‘태양열(광), 지열 등 재생에너지를 이용한 바이오매스(축분) 조사연구’과제를 진행하고 있다. 

연구책임자인 윤영만 한경대 교수는 “이번 연구과제는 축분펠릿의 경제성을 향상시키기 위해 태양열, 지열, 바이오가스 발전열, 산업폐열 등과의 융합을 통해 펠릿제조에 소비되는 건조에너지를 감소시키는 기술체계를 만드는 것”이라며 “이를 통해 축분펠릿의 경제성을 극대화해 기존 축분펠릿 활성화의 가장 큰 제약이었던 낮은 경제성 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

재생에너지를 이용한 축분펠릿 생산은 다량의 열을 사용함으로써 발생하는 온실가스를 절감할 수 있다. 이를 통해 온전한 탄소중립 에너지원으로써 거듭나는 기반이 될 전망이다. 

정부가 수소경제 전환에 대한 다양한 정책을 펼치면서 축분에서 생산된 바이오가스를 수소생산에 활용하는 사업에 편중되고 있는 점은 우려된다. 지금도 바이오가스는 경제성을 확보하기 위해 다양한 방안이 강구되고 있다. 이러한 상황에서 바이오가스를 수소생산에 활용하게 된다면 경제성은 더욱 낮아질 것이며 이는 바이오가스산업 전체의 퇴보를 초래할 가능성이 있다고 지적한다. 

관련업계의 관계자는 “바이오가스 활용 다양화는 바람직하나 안정화되지 않은 바이오가스시장에서 바이오가스 경제성 확보와 함께 열병합발전 등 기존 활용방안의 고도화가 우선돼야 할 것으로 보인다”고 밝혔다. 

주민수용성 저하요인은 악취도 있지만 축분에 대한 무조건적인 혐오가 가장 크게 작용한다. 축분에너지화시설은 악취로 인해 주민 삶의 질 하락과 함께 부동산값이 떨어져 지역개발이 제한된다는 우려로 대표적인 님비(NIMBY)시설로 여겨지기 때문이다.

축분에너지화시설의 한 관계자는 “악취에 대한 우려를 해소하기 위해 많은 비용을 투자해 악취저감시설을 구축할 계획을 가지고 주민들을 설득해보지만 소통하고자 하는 의지가 없어 시도조차하기 어려운 것이 현실”이라며 “주민수용성을 제고하기 위해 많은 시간과 비용을 소요하게 되면서 사업이 무산되는 경우가 빈번하며 관련규제에 대한 해소가 절실하다”고 밝혔다. 

전문가들은 환경부의 친환경에너지타운사업, 농식품부의 스마트농축업단지조성사업 등 지역경제와 연계한 사업모델을 제시하고 실현해 나갈 필요도 있다고 평가한다. 축분에너지화시설이 단순히 처리사업이 아닌 지역개발사업으로 자리잡을 수 있도록 할 수 있는 총괄적인 사업계획 수립은 에너지로써 축분의 가치를 재창출할 수 있는 중요한 요소로 확산을 위한 기반이 될 것으로 기대된다