[기획]바이오에너지 중유 발전용 확대 필요
[기획]바이오에너지 중유 발전용 확대 필요
  • 이진수 기자
  • 1004@energydaily.co.kr
  • 승인 2017.05.22 09:58
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신재생에너지 보급·확대 정책 국내 폐자원 활용 절실
바이오중유 발전소로 전환해 환경보호및 일자리 창출 효과 기대
바이오중유의 시행령 도입 위한 제반적인 제도개선과 입법 추진해야

[에너지데일리 이진수 기자] 정부가 미세먼지 대책의 일환으로 노후 화력발전소에 대한 가동중단(셧다운)을 오는 6월 본격시행한다고 밝혀 이에 따른 전력수급 및 전기요금 등에 대한 우려의 목소리가 나오고 있다. 지난 15일 문재인 대통령이 서울 양천구 은정초등학교 ‘미세먼지 바로 알기 교실’을 방문한 자리에서 미세먼지 문제 해결을 위해 30년 이상된 노후 석탄화력발전소 10기 중 8기를 일시 가동 중단하고 내년부터는 봄철(3~6월) 가동중단을 정례화하겠다”고 밝혔다.
이에 따라 정부는 우선 30년 이상 된 노후 석탄화력발전소 8기를 대상으로 6월 한달간 일시적으로 가동을 중단하고 2018년부터 3~6월 4개월간 노후 석탄화력발전소 가동 중단을 정례화할 계획이다.
정부가 가동 중단을 결정한 노후 석탄발전소의 설비용량 비중은 전체 석탄 화력발전소의 10.6% 수준이다. 하지만 전력소비가 많지 않은 계절이기 때문에 당장 전력수급이 크게 문제가 되지는 않겠지만 향후 여름철에 비상상황 발생시 전력수급 부분도 고려해야 한다고 전문가들은 지적하고 있다. 이에 미세먼지 배출 절감을 위해 석탄화력발전소에서 시범 운영을 하고 있는 바이오 중유에 대해 알아봤다.<편집자주>

 

발전용 바이오중유의 특성 및 보급의 필요성
우리나라의 은 다양한 성과를 목표로 추진되고 있다. 친환경에너지 보급을 통한 온실가스 감축, 에너지원의 다양화를 기반 한 에너지 수급의 안정성 확보, 국내에서 배출되는 폐자원(폐식용유, 동물성 유지 등)의 재활용을 통한 환경 보존, 신산업 창출로 인한 고용창출 그리고 해외수출 시장 개척 등 매우 다양한 성과를 이루어 내고 있다.

그 중에서 기존 BC유를 연료로 사용하던 발전사들이 사용 중인 친환경 대체연료인 발전용 바이오중유(이하 바이오중유)는 2014년부터 고시를 통해 시범보급 사업으로 추진되고 있다.

바이오중유의 특성은 발전소에 사용하는 친환경 연료로써 화력발전의 대기오염을 저감을 통한 미세먼지 감축으로 국민의 삶의 질을 향상 시킬 수 있다. 바이오중유의 주요 원료는 폐식용유를 재활용해 생산하는 바이오디젤공정의 부산물인 피치, 동물성 기름 및 여러 가지 폐유 등으로 기존 화석 연료인 BC유를 대체하고 있어 바이오중유의 보급·확대 필요성은 더욱 절실하다. 국내에서 배출되는 폐식용유를 재활용해 생산된 친환경 수송용 연료인 바이오디젤의 보급 그리고 바이오디젤공정의 부산물인 피치를 원료로 활용하는 바이오중유의 계통을 고려할 경우 이는 바이오에너지 산업의 효율성을 극대화하는 최적의 시스템이다.

바이오중유는 시범보급이 개시된 2014년 179,353㎘, 2015년 353,284㎘, 2016년 443,618㎘를 보급하여 점진적 확대 추세이다. 바이오중유는 최초 시범보급 기간 이후 1차 연장과 2차 연장 2018년 12월까지 공급의무자(14개 발전사) 중 4대발전사(중부·서부·남부·동서)와 한국지역난방공사를 시범보급사업자로 선정해 운영하고 있다.

바이오중유 상용화 연구사업 병행 추진

바이오중유는 시범보급 기간 이후 상용화로의 진입을 위해 관계기관과 발전사가 공동으로 바이오중유 상용화 연구 사업을 추진하고 있다. 총사업비 약 12억원을 투자해 바이오중유의 발전소 적용기술을 개발하고, 발전사마다 상이한 설비에 따른 최적의 품질 연구개발(발전소 시범보급 DB 관리, 품질·성능평가 기준[안]마련, 발전기 부품 내구평가 등) 그리고 다양한 원료개발(피치[바이오디젤공정 부산물], 음폐유, 팜 부산물 등)을 통해 최적의 연료 환경(저장 안정성, 경제성 평가, 연소 및 배출가스 특성 평가 등)을 구축했다.

바이오중유는 폐식용유를 주요 원료로 하는 바이오디젤의 부산물인 피치등 동·식물성 유지를 메탄올과 반응시켜 만든 발전소연료로서 정부는 신·재생에너지 공급의무화제도(RPS)의 원활한 달성과 친환경 발전소 대체 연료의 필요성에 따라 이를 적극적으로 추진하고 있다.

또한 바이오중유의 생산 업자는 석유관리원의 까다로운 등록 절차를 통과해야 생산이 가능하다. 월 1회 이상의 품질검사(황분, 알칼리 금속분 등 총 24가지의 품질 검사 항목을 기준에 맞춰야 생산·판매가 가능하기 때문에 현재 사용 중인 발전사들의 큰 호응을 얻고 있다.

바이오중유의 시범사업 추진 중간 결과

바이오중유는 기존의 화석연료를 대체 하는 친환경 발전소 연료로서 전과정평가(LCA - Life Cycle Assesment)를 통한 친환경적인 측면의 바이오중유 전과정평가(LCA) 연구 결과 ▲지구온난화 지수(GWP)에서 바이오중유 발전이 GWP 영향범주에서 기존 중유화력 발전 대비 81.6%의 저감효과 발생 ▲중유 1kg 연소 대비 바이오중유 1kg 연소의 GWP 영향범주에서 79.9%의 저감효과가 발생 ▲자원소모 지수(Abiotic Depletion Potential)에서 바이오중유 발전의 ADP 영향범주에서 기존 중유화력발전 대비 86.9%의 저감효과 발생한 것으로 나타났다.

또한 최근 개정된 고시에 따르면 바이오중유의 품질기준은 이전보다 강화돼 친환경연료로서의 입지를 한층 더 높였다. 황 함량을 기존 0.1%에서 0.05%이하(실제 바이오중유의 황 성분은 거의 없음)로 줄이고, 수분함량을 0.2%에서 0.3%로 높여 친환경적인 연료의 보급과 다양한 원료를 사용하게 함으로써 바이오중유는 명실상부한 신재생에너지의 주요 에너지원으로 자리매김하게 됐다.

발전사가 바이오중유를 사용하기 이전에 사용한 연료는 화석연료 중에서도 품질이 낮은 BC유다. 그동안 BC유는 거의 전량 해외로부터 수입해 국내 생산을 기반 한 연료조달이 아니었다. BC유의 황 함량은 0.3%로 중부발전의 제주화력(바이오중유 100% 사용)의 경우 BC유를 사용하던 시기에 가동되던 탈질·탈황 설비를 거의 가동하지 않아 연간 2억원 상당의 비용을 절감하는 효과도 거두고 있다.

또 중부발전의 경우 2014년 3월 제주화력 3호기에 바이오중유 전소발전을 최초로 연소실험하고 6월 바이오중유 전소발전 실증시험을 시작했다. 이같은 과정을 통해 발전설비를 검증하고 당시 RPS의 높은 이행실적 REC 199,266MWh 확보, REC 수익 123억원 확보, 기준가격 61,805원/REC과 CO2 배출량을 45만톤을 줄이고, 바이오중유를 사용함으로써 BC유 15만톤 대체효과와 더불어 배출권 과징금 45억 원을 절감하는 등 매우 다양한 효과를 달성했다.

해외 사례를 보면 식물성 유지를 기반 한 유지류를 디젤엔진 발전에 적용한 핀란드(Wartsila사)의 품질 보다 우리나라의 품질 검사 항목과 실제 품질 검사 수준이 매우 높은 것으로 나타났다. 또한 미국의 HECO사의 요구 규격보다 우수해 향후 신재생에너지를 통한 발전량이 세계적으로 증가할 것을 고려하면 우리나라 바이오중유의 해외 시장 전망은 매우 낙관적이라 할 수 있다.

즉 기존 바이오디젤과 바이오에탄올의 경우 미국, 유럽 등에서 국가가 선도했지만 향후 국내 바이오중유에 대한 정부의 적극적인 정책 지원이 있을 경우 이를 통한 시장 안정화 마련, 보급 활성화 등이 가능해 바이오중유는 우리나라가 선도국의 입지를 확보할 수 있을 것으로 전망된다.

 

미세먼지 저감을 위한 대응 방안

최근 우리나라의 환경문제는 매우 심각한 수준으로 석탄화력 등에서 발생되는 미세먼지가 사회적 이슈로 대두됐다.

우리나라의 2015년 대기오염 배출 상위 5개 업체를 보면 모두 석탄 화력발전소로 이에 대한 대책이 시급한 것이 사실이다. 또한 지난 3월 21일 우리나라 수도권의 초미세먼지와 미세먼지로 서울의 공기질이 세계 주요 도시 중 2번째로 나쁘게 나타났다. 서울의 공기품질지수(AQI)는 179로 인도 뉴델리(187)에 이어 세계 주요 도시 중 2번째로 나쁘게 나왔으며 같은 날 인천(139)도 공기품질지수 순위에서 세계 8위 차지한 것으로 나타났다.

우리의 환경 상태가 이러한 상황인데도 2012년 기준 우리나라의 신재생에너지 발전량은 총발전량의 0.9%를 차지해(아이슬란드 89.8%, 노르웨이 47.4%) OECD 국가 중 최하위로 나타났다. 국내 현황으로 한정해 보면 2013년 국내 신재생에너지 발전량은 총발전량 대비 비중이 8.6%로 낮은 수준으로 신재생에너지의 비중에서도 폐기물(53.9%), 바이오(8.6%), 수력(19.7%), 기타(17.8%)순으로 나타났다.

신재생에너지 발전원별 중에서도 비중이 가장 큰 것이 폐기물 에너지이지만 정부는 향후 폐기물의 비중을 축소하고 태양광, 풍력을 핵심으로 육성한다는 정책을 발표했다. 이러한 정부의 정책에도 불구하고 실제로 태양광의 경우 2010년 13.1% 비중을 차지한 이후 점진적으로 하락(최저 5.7%)하다 정부 정책 강화로 회복세(9.5%)를 보이고 있다.
풍력은 2010년 13.9%이후 하락세를 유지해 2014년에는 전체 신재생에너지 발전량 비중의 4.3%를 차지하면서 전체적으로 이들 원별의 증가세는 크지 않은 수준이다. 또 수력의 경우 2011년 최대치(12.7%)를 정점으로 2014년에는 급감(5.0%)한 것으로 나타났다.

우리나라 신재생에너지 발전원별 중 발전차액지원제도(FIT)의 지원을 받고 있는 태양광, 풍력, 수력 등의 성과는 향후 기대가 되는 것은 사실이지만 보다 긴 시간이 필요 할 것으로 보인다.

지금까지의 FIT 지원 실적을 보면 2015년 12월말 FIT 지원 대상 설비는 총 2067개소로, 2002년 제도시행 이후 총 누적지원금은 2조 4821억원인 것으로 나타났다. 기존 발전차액지원 대상은 15년 또는 20년간 지속되므로 FIT지원 규모는 당분간 연 3000억원을 초과할 것으로 전망된다.

이에 비해 바이오중유는 수요자가 발전소 연료인 BC유와 경제성을 비교한 후 취사선택할 수 있어 생산 및 판매에 따른 위험성 감수는 고스란히 생산자의 몫이다.

신재생에너지원 중 바이오중유가 포함된 바이오부문은 매년 점진적인 증가 추세로 증가의 주요 요인은 석탄 발전 연료인 우드칩, 펠릿, 폐목재, SRF(Solid Refuse Fuel)등의 증가에 기인한다. 2014년의 신재생에너지 발전 생산량의 바이오 분야(우드칩, 펠릿, 폐목재 등)에서 바이오중유가 차지하는 비중은 약 6.2%로 미미한 편이다.

즉 미세먼지로 인한 국민의 고통을 줄이고 신재생에너지원의 전체에 대한 비중, 에너지원별 달성 가능성, 경제성 등을 감안해 현실적인 정책 방향을 설정할 필요가 있다. 특히 화석연료를 대체할 수 있는 바이오중유는 정부의 재정적인 지원[FIT]이 필요 없고, 신재생에너지원 중 아직 낮은 비중을 차지해 보급·확대를 통해 화력발전소에서 배출되는 대기오염을 최소화 하는 것이 매우 효율적인 방법일 것이다.

정부의 BC유 발전소 폐지 방침
문제는 이미 시작된 바이오중유 산업의 문제는 한계에 닥칠 수도 있다는 것이다. 정부는 2020년을 전후로 국내 BC유 발전소를 점진적으로 폐지한다는 정책을 수립(제7차 전력수급기본계획)해 수요자의 Needs가 극대화되는 시점 또는 생산업계의 설비 투자에 따른 감가상각비를 회수하지도 못할 시점에 바이오중유의 사용처를 잃을 수 도 있다는 것이다.

이럴 경우 생산자와 수요자도 문제지만 매년 1%씩 증가(17년 4.0%, 23년 10.0%)하는 공급의무비율을 달성할 수 있을지 의문이 든다.

발전부문 온실가스 감축에 크게 기여

우리나라의 온실가스 감축목표를 2030년 BAU 8만 5100만톤 대비 37%는 온실가스 감출을 위한 국가적인 차원의 중요한 과제임이 분명하다. 정부가 우리나라의 온실가스 감축 목표량은 약 3만 1500만톤이며 이 중 발전부문의 감축량(6450만 톤)은 최대 감축량을 계획하고 있다.

이같은 결정은 2012년 우리나라 온실가스 총배출량에서 발전부문이 약 243백만 톤으로 전체의 35%를 차지할 만큼 높기 때문이다. 문제점을 해결하기 위해 정부는 발전부문 온실가스를 최대한 감축할 수 있는 정책을 마련한 것이다.

정부의 정책 추진으로 2014년 발전분야의 온실가스 배출량 감소는 2013년 대비 약 5.2%로 나타나 온실가스 배출량 감소에 있어 발전부문이 크게 기여한 것으로 분석되면서 성공적인 발전부문의 온실가스 배출량 감소를 위해서는 신재생에너지 보급·확대가 절실하다.

올해 의무공급 비율은 4.0% 수준으로 이미 여러 곳에서 병목 현상이 발생하고 있는 것을 감안하면 오랜 기간의 시범보급을 거쳐 품질, 수급 등에 있어 충분히 검증되고 발전사의 Needs가 확인된 바이오중유의 보급 활성화 정책이 최우선적으로 추진되어야 할 것이다.

바이오중유 전용 발전소 추진

해마다 늘어나는 의무공급비율(RPS)을 효과적으로 달성하기 위해서는 우선 바이오중유 산업의 확대를 통한 시장의 안정성 확보가 바람직하다. 이를 위해 정부는 BC유 발전소의 점진적인 폐쇄정책을 개정해 바이오중유 발전소로의 전환을 유도해서 관련 산업을 육성하는 것이 바람직하다.

바이오중유는 기존 BC유 발전소의 신규 설비 투자에 대한 부담이 거의 없이 사용할 수 있어 매우 효율적인 에너지다. 국내 BC유 발전소를 100% 바이오중유 발전소로 전환 할 경우 바이오중유 발전량은 전체의 1.5%, 발전설비 용량은 전체의 4.1%에 불과한 반면 바이오중유의 사용 효과는 이에 대비 매우 높게 나타날 것으로 보인다.

 

바이오중유의 상용화 추진을 위한 방향

정부의 신재생에너지보급 정책에 있어 바이오중유는 보급을 확대하려는 정책과 전력수급기본계획(BC유 발전소 폐지)간의 상충으로 인해 발전사의 경우 바이오중유 전소발전소로의 개조 결정이 지연되고, 바이오중유 생산업계는 중·장기 투자 및 사업계획 수립이 어려운 상황이다.

향후 바이오중유 시범보급 사업을 종료하고 상용화 기반을 구축하는 것이 매우 필요한 시점이다. 이를 위해 법적·제도적인 정비와 보완을 거쳐 신재생에너지의 보급이 안정적으로 진행될 수 있도록 BC유 발전소를 바이오중유 전용 발전소로 전환 하는 것이 관점이다.

또한 바이오중유의 다양한 효율성을 감안해 향후 바이오중유에 대한 신재생에너지 공급인증서의 REC 가중치를 현재(1.0)보다 상향 조정(1.5)해 시행해야 한다.

정부가 상용화 추진 시 세부적으로 고려해야 할 사항은 기존 5대 발전사의 바이오중유 호기를 2기 이상 확대해 환경 개선 효과를 극대화하는 것이다. 호기 확대의 경우 내륙 발전소의 경우 설비 이용률이 제주 발전소 대비 매우 낮음에 따라 발전사별 바이오중유의 상대적 여건에 대한 형평성을 고려해 전소발전(중부, 남부)보다는 내륙 발전소(현재 10~20% 혼소)로의 확대가 필요하다.

또한 발전용에서 산업용까지의 보급·확대(5대 발전사 → 민간 발전사의 균형 발전)를 통한 온실가스 감축과 RPS 달성에 있어 산업부문의 전체적인 비대칭을 제거하므로써 균형적인 산업발전을 도모해야 한다.

바이오중유는 충분한 과정과 기간을 거치면서 발전소의 친환경 연료임이 확인됐고 이를 통해 수요자의 선호가 매우 높은 것으로 나타났다.

따라서 현재 연구 중인 제8차 전력수급기본계획에서는 BC유 발전소를 폐지한다는 방침을 바이오중유 전용발전소로 전환하는 계획으로 변경해 기후변화 대응 등 변화된 여건들을 반영하면서도 안정적 전력공급이라는 핵심가치를 추구 할 필요성이 제기된다.

이미 고시를 통한 정부의 바이오중유 시범보급 기간 동안 상용화를 위한 다양한 연구개발 사업이 아래의 표와 같이 진행됐다. 국내 산·학·연·관의 전문가로 구성된 연구개발은 바이오중유의 보급 필요성을 기반 한 것으로 이들의 바이오중유 상용화를 위한 노력이 바이오중유의 상용화로의 진입이라는 성과 있는 결과로 나타내기 위해서는 후반기 이후 바이오중유의 시행령 도입을 위한 제반적인 제도개선과 입법 추진을 통한 절차를 논의해야 할 것으로 보인다.