유럽에서는 이제까지 자원을 회수한 다음의 폐기물 처리에서는 최종처분장에의 매립처분에 의존하고 소각처리에 대해서는 소극적이었다. 그러나 최근 지구온난화 방지, 최종처분장의 부지 확보, 석유의 대체에너지 확보 등의 관점에서 이들 폐기물에서 에너지를 생산하는 소위 “Waste to Energy”의 움직임이 가속되고 있다.

여기서는 Waste to Energy 중의 폐기물의 열처리와 바이오가스화에 의한 에너지회수에 주목하여 유럽의 최근 일반폐기물 관리와 에너지이용 제도의 배경, 일반폐기물 처리와 바이오매스의 재생에너지 이용 현상과 앞으로의 동향을 소개하고 Waste to Energy를 실천하고 있는 새로운 형태의 기계적 생물처리 시설과 바이오가스화 시설의 실례를 소개하고 동시에 Waste to Energy의 방향을 제시하였다.

우리나라는 경제규모에 비하여 에너지 다소비국이며 재생에너지의 이용에서는 선진국에 비하여 현격히 떨어져 있다. 독일을 비롯한 유럽에서는 풍력, 태양광발전 등 적극적인 재생에어지의 활용은 물론 폐기물로부터도 가능한 한 많은 에너지를 회수하고 있다.

이는 에너지회수라는 경제적인 이득 이외에 지구환경 관리라는 측면에서도 매우 중요한 일이다. 음식물 쓰레기나 가축분뇨에서 발생되는 바이오 가스는 대기로 그대로 방출하면 지구온난화에 유해한 메탄을 방출하게 되는데 메탄은 CO2에 비하여 온실효과가 약 24배나 되는 유해한 물질이 된다.

이를 가능한 한 회수하여 연료로 사용하고 보다 안전한 CO2로 방출하는 것은 우리들의 의무이다. 앞으로 유럽의 사례를 본받아 지구온난화 방지에 우리나라도 동참하여야 할 것이다.

유럽의 일반폐기물 관리제도

유럽의 일반폐기물 관리의 기본적인 방향은 폐기물로부터 가능한 한 물질이나 에너지를 회수하여 매립 양을 최소한으로 하고, EU 가맹국의 폐기물관리 정책에는 「EU 매립지령(1999/31EC)」이 큰 영향을 미치고 있다.

EU 지령에서는 미생물 분해성의 도시쓰레기의 매립중량을 2006년까지 1995년의 75%로, 2009년까지 50%로, 2016년까지는 35%로 삭감하기로 정하였다. 그리고 이 목표치를 재순환, 비료화, 바이오가스화 혹은 물질?에너지회수를 시행할 필요가 있다고 하였다.

유럽의 에너지이용 제도의 배경

EU는 석유, 가스, 석탄 등의 에너지 자원의 대부분을 수입에 의존하고 있으므로 에너지의 안정적인 공급량 확보가 긴요한 과제로 되었다.

2010년에는 총 에너지 양의 60%, 2020년에는 70%를 수입에 의존해야 한다고 보고되었다. 그래서 온실효과가스의 배출량 삭감이 되는 지속가능한 다양한 재생가능에너지의 창출이 하나의 큰 시책으로 되었다.

우선 EU는 유럽위원회에서 「청서(靑書) (Energy for the Future: Renewable Sources Energy-Green Papwr for a Community Strategy)」를 채택하였다. EU의 청서는 백서 작성을 위한 정책논의의 원안이라는 자리매김으로 1997년의 지구온난화 방지 교토회의 전에 백서가 작성되었다.

백서에서는 EU의 재생에너지 도입목표와 보급에 관한 행동계획이 시사되어 재생가능에너지의 총 에너지소비에 점하는 비율을 당시의 6%에서 2010년에는 12%로 배증하는 목표가 채택되었다. 또 이 백서에는 1998년에 재생가능전력 정책인 「EU 재생가능전력 지령」을 책정하는 것도 포함되었고, 이 지령은 몇 번의 수정 후 2001년 10월에 발효되었다.

유럽의 일반폐기물 처리와 바이오매스 재생에너지 이용의 현상

- 일반폐기물 처리 현상

유럽에서는 스위스 등의 일부 국가를 제외하고는 일반폐기물의 처리처분은 최종처분장에 직접 매립하는 경우가 많았다. 그러나 세계적으로 자원의 고갈 및 지구의 환경문제가 주목받기 시작하여 서서히 일반폐기물의 처리방법이 변화를 가져오게 되었다.

예를 들면 독일에서는 1970년대부터 이제까지 유리 등의 자원회수에 더하여 바이오폐기물의 분리수집이 시작되어 퇴비나 바이오가스화 처리를 하게 되었다.

앞에서 기술한 바와 같이 EC 지령 1999/31/EC 등이 제정되어 유럽 각국은 음식물쓰레기·목초·종이 등의 생분해성 폐기물의 매립 처분 양을 단계적으로 감소시키기 위하여 철저한 분리수집에 의한 재순환의 추진이나 열에너지를 회수하는 소각처리 시설의 도입을 시도하기 시작하였다.

- 바이오매스의 재생에너지 이용 동향

바이오폐기물로부터 지구온난화를 억제하는 환경에 유익한 에너지를 생산하는 방법으로 바이오가스화가 독일, 오스트리아, 스웨덴 등에서 최근 주목을 받고 있다. 바이오매스의 바이오가스화 처리는 석유위기를 계기로 석유 대체에너지 개발의 일환으로 북유럽의 덴마크에서 시작하여 독일, 화란, 벨지에 등의 지역으로 확장되기 시작한 것은 1987년경이다.

가축분뇨나 바이오폐기물을 대상으로 한 바이오가스화 시설의 수가 독일에서 1990년에는 약 100기였으나 2006년에는 급격히 증가하여 3,400기로 증가되었고 이들의 발전능력은 850MW를 초과하게 되었다. 이와 같이 급격히 증가한 바이오가스화 시설의 대부분은 농업폐기물이나 자원 작물 등의 바이오매스를 원료로 한 것이다.

유럽의 앞으로의 일반폐기물 관리 동향

유럽에서는 폐기물의 발생억제를 통하여 배출단계에서 선별한 폐기물로부터 가능한 한 물질이나 에너지를 회수하고, 지구환경을 배려한 소각처리나 MBT(Methane Bio-gas Treatment) 등에 의한 에너지회수와 용량감소를 실시하여 매립 양의 최소화를 하였다. 독일의 일반폐기물관리 절차는 다음과 같은 특징이 있다.

독일에서는 바이오폐기물, 종이, 유리, 용기포장 등을 분리회수 하고, 바이오폐기물은 바이오가스화나 퇴비화를 하고 종이, 유리, 용기포장 등은 원재료 또는 고형연료로 자원화 한다.

독일에서는 자원회수물질 이외의 기타 쓰레기는 MBT 시설에서 금속 및 열에너지를 회수하기 위하여 종이·플라스틱·목재 등의 고발열량 물질을 우선 선별하고, 선별 후에는 메탄회수를 하는 혐기성 처리를 하여 가능한 한 안정화된 잔사를 매립한다.

유럽의 MBT 시설과 바이오가스화 시설의 실례

○ MBT 시설

여기서 소개하는 MBT 시설은 독일 Hanover 근교 Schumburg에 있는 수집쓰레기의 분리장소, 최종처리장, 가정쓰레기의 중계기지, 하수처리장, 사업계쓰레기의 선별시설 등으로 구성된 종합시설 중의 하나이다. 이 시설은 1993년에 기타 쓰레기의 기계적 선별을 하는 시설로 가동을 시작하여 2005년에는 생물처리 시설이 증설되어 MBT 시설이 되었다.

기계적 처리공정과 생물공정으로 구성된 MBT 시설의 처리공정에서는 여러 가지로 구성된 기타 쓰레기를 trommel을 이용하여 입경이 40mm 미만, 40mm~150mm, 150mm를 초과하는 3종류로 분류하여 각각 아래와 같은 방법으로 처리한다.

(1) 입경이 40mm 미만의 쓰레기: 유기물을 다량 포함하는 발효 대상물로 금속선별을 한 후 생물처리 공정에 이송된다.

(2) 입경이 40mm~150mm의 쓰레기: 다음 조작을 거쳐 동일하게 발효대상물질로 선별된다. ①풍력선별로 플라스틱 등의 경량이면서 발열량이 높은 쓰레기를 분리한다. ②분쇄기에 의해 쓰레기를 60mm 정도로 파쇄 하여 체로 분리 풍력선별 등으로 플라스틱, 종이, 나무 등 고발열량 쓰레기로 분리한다. ③철과 비철금속을 분리하고 잔여분을 발효 대상물로 한다.

(3) 입경이 150mm를 초과하는 쓰레기: 고열량 쓰레기를 풍력선별 등으로 분리한 후 파쇄기에 의해 파쇄하고 trommel 입구로 보내 다시 선별한다.

고형연료의 원료로 이용하는 고발열량 쓰레기에 대하여는 다시 철분리, 비철분리 등의 처리가 이루어진다. 금속 등은 유가물로 회수하고 기타 잔사는 소각처리 또는 매립처분 한다.

○ 농업계 바이오매스의 바이오가스화 시설

독일의 Weimar 근교에 위치한 습식바이오가스 시설에서는 돼지 분뇨(3,000두 분: 150m3/일), 닭 분뇨(20톤/일), 옥수수(10~12톤/일) 및 소맥(6~7톤/일)의 농업계 바이오매스를 바이오가스화 하여 전력을 생산 판매하고 있다. 돼지 분뇨는 이 시설 소유의 양돈장에서 배출되나 닭 분뇨, 옥수수, 소맥은 인근 농가에서 구입한다.

바이오가스의 발생량은 20,000m3/일, 바이오가스 중의 메탄농도는 57%, 황화수소농도는 3,000ppm으로 탈황 후는 90ppm로 되었다. 바이오 가스는 가스터빈발전을 이용하여 1일평균 발전량은 1.5MW이었으며 발전된 전기는 전량 판매하였다.

순환형사회를 위한 분리·자원화의 방향으로

국내에서도 최근들어 바이오매스에 대한 관심이 부쩍 늘어나고 있다. 하지만 아직도 체계적인 바이오매스 관련 계획이 수립되지 않고 있다. 앞으로 국내에서도 바이오매스 타운 구상, 지역계획의 책정 등과 같은 폐기물계 바이오매스의 에너지변환 시설의 보급촉진이 이루어져야 할 것이다.

이제까지 소각처리로 얻어진 열에너지는 직접이용과 전기로의 변환에 의해 Waste to Energy를 수행하여 왔으나 앞으로의 순환형 사회형성을 위해서는 폐기물 관리시스템을 소각처리 체제로부터 분리·자원화로 중심을 옮길 필요가 있다.

(자료 : 한국과학기술정보연구원, 「廢棄物學會誌(日本)」)