발목잡힌 바이오에너지; 전문가에게 해답을 듣다(1)

발목잡힌 바이오 에너지

전문가에게 해답을 듣다(1)

13기 윤지혜, 14기 김건형

 

 

 기후변화를 몸소 느낄 수 있는 현재, 전 세계인들의 관심사는 지구온난화의 가장 큰 원인인 이산화탄소의 배출을 줄이는 것이며 이를 위한 다양한 연구와 대책들이 쏟아지고 있다. 잠재적인 해결책으로 지목되는 신재생에너지의 개발이 이뤄지고 있는 가운데, 한양대학교 상병인 교수(화학공학과)는 신재생에너지가 갖는 한계점을 고려해 신기술을 고안하여 산업통상부 장관상을 수상하는 등 이산화탄소 감소 및 안정적인 에너지 공급에 기여하는 연구를 진행하고 있다.

 상병인 교수는 지난 2014년부터 산업부 산하 한국에너지기술평가원에서 ‘바이오에너지 R&D’를 총괄기획 및 관리하며 국내 기업과 연구진들이 바이오에너지 시장에서 성공할 수 있는 비즈니스 모델을 제시했다. 또한 최근 한국전력공사와 함께 ‘Power to Gas’연구를 진행하며 에너지 기술을 개발하는 등 국내 바이오에너지 정책과 연구에 대한 공로를 인정받았다.

 

우리는 상병인 교수에게 국내 에너지 정책 속 바이오에너지의 역할과 미래에 대한 의견을 들어볼 수 있었다. 

 

Q1. 교수님 연구실 소개 부탁드립니다.

A. 우리 연구실에서는 연료, 가스, 화학 제품 등 다양한 분야에 걸쳐 바이오매스에 대해 연구한다. 바이오매스는 깨끗한 바이오매스와 폐기물에서 나오는 바이오매스 등이 있다. 나무, 풀 등을 당, 설탕으로 만들어서 미생물이 섭취하면 케미컬, 연료 등을 생산한다. 또한 음식물 쓰레기나 유기성 폐기물을 미생물이 분해하면 바이오가스가 생산된다. 우리는 이러한 케미컬, 연료 및 바이오가스를 연구하고, 기체만이 아닌 액체 상태의 케미컬을 석유화학으로 대체하거나 기존 수송연료를 대체하기 위해 노력하고 있다.

 

[사진1. 상병인 교수님]

 

출처 : 한양뉴스 

Q2. 국내에서의 바이오 에너지에 대한 인식은 어떻게 되며, 교수님은 이에 대해 어떻게 생각하시나요?

A. 바이오 에너지는 복잡하다고 생각하기 때문에 우리나라는 바이오를 별로 안 좋아하는 것 같다. 풍력, 태양광 같은 경우에는 생산되는 에너지가 전기 밖에 없으니까 깔끔하다. 하지만 바이오 에너지는 수송연료, 바이오가스, 고형연료 화력발전 혼소화 등 다양한 형태로 에너지가 생산되고, 생산 과정 또한 굉장히 다양하다. 다목적으로 활용될 수 있으니 긍정적으로 생각하면 좋을텐데 복잡하다고 생각한다.

 하지만 반대로 생각하면, 석탄이나 석유 등 화석연료가 사용되는 패턴과 바이오에너지가 사용되는 패턴이 매우 유사하다고 볼 수 있다. 화석연료는 LPG, LNG 같은 기체 연료와 석유나 휘발유, 경유, 등유 등 액체 연료, 아스팔트 등의 고체 연료를 생산한다. 바이오 에너지와 똑같은 패턴이지만, 화석연료는 심플하게 생각하고 바이오에너지는 복잡하게 생각한다. 하지만 그렇기 때문에 궁극적으로 화석연료를 똑같은 모양으로 대체할 수 있는 에너지는 바이오 에너지 밖에 없다고 생각한다.

 

[그림1. 바이오매스의 활용]

 

출처 : Environmental and Energy Study Institute 

Q3. REC 가중치 변화에 대해서는 어떻게 생각하시나요?

A. 이명박 정부 때 온실가스의 37%를 저감하겠다는, 다소 무리한 제시를 한 것 같다. 발전소에서 발생하는 CO2를 상쇄하기 위해서 발전소에 RPS 제도 시행을 제안했다. RPS란 발전사업자에게 총 발전량 중 일정량 이상을 신재생에너지 전력으로 공급 의무화 하는 제도인데, 발전소 쪽에서 봤을 떄 재생연료를 가지고 발전을 한다는게 굉장히 힘들다. 새로운 설비, 태양광이나 풍력 같은 투자가 있어야하는데 넓은 부지가 있어야 MW급의 발전이 가능하지만 이는 국내실정에 맞지 않다. 가장 쉬운 방법이 목재와 석탄을 혼소해서 재생발전을 하는 것이어서, 목재를 혼소하는 것으로 대부분의 사업자가 몰렸다. 그런데 우리나라에서는 목재를 생산해내는 시스템이 없어 외국에서 수입을 해야 한다. 정부가 의무화제도를 시행하였기 때문에 깨끗한 목재 뿐만 아니라 폐목재, 건축목재 등 값싼 목재들이 수입되어 혼소가 되었고, 그러다보니 세금도 많이 나가게 되었다. 뿐만 아니라 폐목재든 목재든 바이오에너지로 카운팅이 되기 때문에 정부 입장에서는 골치가 아파진 것이다. 하지만  장기적 관점으로 보면 태양광,풍력만으로는 RPS를 이행할 수 없다고 생각한다.

 

Q4. 바이오에너지를 연구하는 입장에서 현재 수소,전기차 정책에 대하여 어떻게 생각하시는지 궁금합니다.

A. 바이오연료를 섞을 때 무슨 인프라가 필요한가? 수소차는 수소충전소, 전기차는 전기 충전소가 있어야 한다. 하지만 바이오연료는 인프라가 필요없다. 현재의 주유소를 그냥 사용하면 되는 것이다. 이는 가격 경쟁력 측면에서도 수소, 전기차에 비해 저렴하다고 볼 수 있다.

 하지만 우리나라 사람들은 전기를 더 중시한다. 수소차, 전기차 어떻게 보면 전부 전기라고 할 수 있다. 전기차의 경우에는 전기를 생산하기 위해 화력발전소를 짓고, 수소차의 경우에도 수소를 얻기위해 결국에는 화석연료를 때야 한다 하지만 바이오연료는 현재 주유소를 그대로 유지한 상태에서 기존 수송 연료에 혼합하여 쓰면 되고, 엔진 개조도 필요가 없다. 지금 있는 차 그대로 사용하면 되는 것이다.  현재 전 세계에서 상용화된 전기차는 3% 밖에 되지 않는다.

[표1. 수소 생산기술 분류]

출처 : 한국수소산업협회, NH 투자증권

[표2. 각 나라별 전기차 비중 비교(2015기준)]

 

출처 : 국제에너지기구

 

[그림2. 국내 연료별 자동차등록대수 현황(2017.12기준)]

출처 : 국토교통부

 전기차와 수소차가 상용화 되는 시기는 최소 30년, 길게는 50년이 걸릴 것으로 예상되고 있다. 이를 위해서는 막대한 재정이 소비될 것이다.  미세먼지와 온실가스가 이슈가 되고 있는 지금, 40, 50년 후의 모습이 아니라 당장 10, 20년 후의 모습을 그려야 한다고 생각한다. 전기, 수소차 보다는 바이오디젤이나 바이오에탄올, 바이오부탄올을 휘발유에 섞는 방식이 인프라도 크지 않고 더 효과적일 것이다.

 

Q5. 교수님이 생각하는 최적의 방법은 무엇인가요?

A. 내가 제안하고자 하는것은 하이브리드 카이다.  하이브리드 카를 쉽게 설명하면 기존에 쓰고 있던 휘발유나 디젤을 쓰면서 남는 전기는 배터리에 충전했다가 사용하는 것인데, 이렇게 하게 되면 연비가 3배 정도는 늘어난다.(최소 2배 증가) 하이브리드카를 쓰게 되면 내연기관 생산하는 사업, 배터리 사업 모두 성장할 수 있고, 하이브리드카를 보편화하기 위한 새로운 인프라도 없다. 현재 사용하는 양에 추가로 10%나 20%의 바이오연료를 섞어서 쓰면 연비가 절반으로 줄어들어 화석연료 사용량이 줄어들고, 바이오에너지를 사용하기 때문에 굉장히 친환경적인 차가 될 수 있을 거라 생각한다.  그렇기 때문에 우리나라가 하이브리드 카를 정책적으로 지원해야 한다고 주장을 하고 있지만 국민들은 정부의 정책이 당장 돌아올 것 같은 착각 때문에 수소차, 전기차에 대한 환상을 갖고 있다. 그런데 당장 우리나라에서 미세먼지, 온실가스를 줄이기 위해서는 하이브리드로 가야하는게 맞다고 본다. 하이브리드차가 대안이고 여기에 바이오연료까지 쓰면 더욱 좋을 것이다.

 

[그림3. 하이브리드 카 작동원리]

출처 : ZUM 학습백과 

Q6. 바이오에너지에 관심있는 학생들에게

 우선, 특히 재생에너지를 다룰 때는 꼭 계산을 해봐야한다고 생각한다. 태양광 발전을 하게 되면 우리나라에 좋은 영향을 끼칠 수 있지만, 태양광 패널을 만드는 과정, 태양광이 버려졌을 떄의 폐기물 처리까지 다 생각해봐야 한다. 태양광이 정말 친환경적일까? 현재 새만금의 1.2GW의 설비용량을 설치하는데 발전용량은 설비용량의 20% 뿐이다. 즉, 0.24GW인 것이다. 반면에 바이오 에너지는 설비용량이 곧 발전용량이다. 그렇기 때문에 팩트체크를 정확히 할 필요성이 있다.

 또한 이것이 정말로 CO2 감축 및 우리나라 발전에 기여할 수 있으며, 현재 인프라로 가능한 지에 대해서 팩트체크를 해야한다. 예를 들어 수소자동차를 얘기해보면, 수소는 굉장히 깨끗한 것 처럼 보여지지만 그 수소는 부생가스에서 나온다. 수소를 생산하는 방법은 부생가스를 이용하거나 도시가스를 개질하는 방법인데 이 두 방법 모두 화석연료를 이용하는 것이기에, 결국 수소차를 많이 이용하는 것은 화석연료를 떼우는 것과 같은 것이다. 그렇기 때문에 우리는 ‘수소차는 클린하다’라는 환상만 갖지말고, 제대로 된 팩트체크를 해봐야한다는 것이다.

 

 

신재생에너지에 대한 ‘명확한 개념’이 정립돼야

 이어 재생에너지의 개념에 대한 교수님의 견해를 들을 수 있었다. 「신에너지 및 재생에너지 개발이〮용보〮급 촉진법」 제2조에 따르면 “신에너지란, 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소, 산소 등의 화학반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지로서 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 것을 말한다.”라고 명시되어 있다. 교수님은 신에너지가 과연 친환경에너지인지에 대한 의문을 던지셨다. “신에너지는 수소를 이용해 연료전지를 돌리는 것으로서, 현재 사용하는 수소에너지의 대부분은 화석연료에서 비롯되기 때문에 이는 청정에너지가 아니다”라고 말씀하셨다. 더욱이 “우리나라는 메탄 등 화석연료를 이용해 수소를 추출하고 있기 때문에 친환경에너지로서 구실을 하지 못한다. 사람들이 wording에 대한 팩트, wording이 적합한지에 대한 정확한 사실을 알지 못하는 게 정말 안타깝다”며, 용어에 대한 명확한 이해 및 개념 정립 및이 필요함을 주장하셨다.

 

바이오에너지 상용화를 위해서는 ‘관심’이 우선

 바이오에너지 이야기에서 바이오매스에 대한 이야기는 빠질 수 없을 것 이다. “사람들은 바이오에너지를 말하면, 국내 바이오매스가 있는지에 대하여 의문을 가진다”라고 말하며 “우리나라에서 많이 쓰고 있는 석유,석탄 등 화석연료도 수입을 해오는 것들이며,  바이오매스는 화석연료가 아닌 재생에너지원이다. 만약 우리나라에 바이오매스가 없다고 한다면, 차라리 바이오매스를 수입해서 쓰는게 더 낫지 않을까?” 라고 말하며 바이오매스가 부족하면 해외에서 수입해오는 것도 방법이라고 말씀을 하면서  바이오매스 부재에 대한 우려는 필요없다는 것을 강조하였다.

 

바이오매스는 어마어마하다.

 이어 국내 바이오매스가 없는가에 대한 의문을 던지면서 말씀을 이어갔다. 이에 대한 국가 차원에서 조사 데이터가 부족한 상황이고 그렇기 때문에 국내에 바이오매스가 얼마나 있는지 정확히 아는 사람은 거의 없다고 한다. 그 중에서 그나마 정확한 것이 “환경부에서 집계하는 유기성 폐기물에 대한 집계, 그리고 산림청에서 집계하는 산림 바이오매스에 대한 데이터가 꽤 정확하다”라고 말씀을 하셨다. 

 

 

[표3. 시도별 총 산림바이오매스 자원량 분포]

 

출처 : 한국의 산림 바이오매스 자원량 및 지도(Map)

[표4. 신재생에너지 원별 공급비중]

출처 : Eco View

 아직 바이오매스에 대한 정확한 통계가 나오지 않은 상황이지만 각각을 보더라도 이 매장량은 어마어마하다고 하셨다. 현재 국내에서 발생되고 있는 바이오매스의 규모는 다른 신재생에너지와는 비교되지 않을 정도로 많은 양임을 강조하셨다. TW단위로까지 생산이 가능하기에 이를 잘 활용하여 상용화를 위하여 노력을 한다면 태양광과 풍력을 넘어 훨씬 많은 청정에너지를 생산해낼 수 있을 것이라고 말씀하셨다.

 

외면 당하는 바이오매스 관리, 인프라 투자는 언제?

 국내 바이오매스의 매장량은 어마어마 하다. 하지만 국내 정책적으로 바이오매스에 대한 관리와 활용을 위한 투자를 하고 있지 않다. “산림 바이오매스의 발생량은 연간 60만톤이고, 이 중 가구 등에 쓰이다가 산에 버려지는게 200만톤인데, 사람들은 이러한 자원을 사용하는 것이 경제성이 없다고 얘기한다. 하지만 일본은 이러한 자원도 다 사용하고 있다.” 라고 말씀하시면서 이 차이는 정부차원에서 인프라나 설비 등의 투자의 차이라는 점을 강조하였다. 국내에서 지금껏 바이오매스 관리를 위한 인프라 투자는 한번도 없었다고 말하였다. 더불어 “우리나라는 국토의 75% 정도가 산이기 때문에 산림 바이오매스의 양은 꽤 많다. 또한 산림 자원은 높은 데서 낮은 곳으로 수송하기가 상대적으로 용이하다.”고 말씀하시면서 국내 바이오매스 매장량이 충분하다고 말씀하셨다.

 

 

 2016년 우리나라 재생에너지 생산량을 보면, 폐기물이 60%, 바이오가 20%, 태양광, 풍력 등은 합쳐도 10%가 안 된다. 세계적인 자료를 보면 2017년 전 세계에서 사용한 에너지를 보면, 바이오에너지가 50%, 수력이 31%이다. 그 다음이 풍력, 태양광인 것을 봤을 때 전 세계적으로 봤을 때도 바이오에너지가 많이 사용된다는 것을 알 수 있다. 

 

[표5. 2016년 신재생에너지 원별 보급현황]

출처 : 에너지공단

 

 

[표6. Renewable energy consumption by technology in 2017]

출처 : International Energy Agency

 하지만 우리나라는 역으로 가고 있다. 전력들의 수요를 확인해보면, 전기로 사용되는 것은 수력발전이 대부분이고, 다음으로 풍력, 태양광 순이다. 바이오에너지는 전기에너지로는 쓰이지 않는데, 우리나라 사람들은 에너지하면 전기로만 생각하는 경향이 있다. 에너지에는 전기 뿐만 아니라 열, 수송연료 이렇게 세가지로 나눠지는데, 이 중에 가장 큰 분야를 차지하는 것은 열(난방, 보일러 등) 에너지이다. 바이오에너지는 전기가 아닌 열 생산 쪽에 기여하는 바가 매우 크다. 더불어 수송연료에서도 중요한 의미를 갖는데, 벌써 전 세계에서 95% 이상이 수송연료로 바이오에너지를 이용하고 있다. 즉 바이오에너지의 역할이 현재로서 매우 크다는 것을 알 수 있다. 지금은 ‘에너지전환’’으로 가는 과도기임은 분명하고, 이에 발맞추어 정부에서 에너지 사업에 있어 많은 변화를 주고 있으며 정책적 지원도 아끼지 않고 있는 것은 분명한 사실이다. 변화는 좋지만 지금의 방향과 수단이 올바른지에 대해서는 더 짚어봐야 할 것이다.