자원순환형 시스템 구축을 위한 산림·목질 바이오매스에너지 이용방안
김재현(생명의숲 사무처장, 건국대 환경과학과 교수)
1. 배경
인간 활동의 확대에 수반하여 대기 중의 온실효과가스의 농도가 급속하게 상승하고 있고, 이에 의해 지구온난화의 심각한 영향이 국제적으로 논의되고 있다. 지구온난화의 주범으로 알려지고 있는 것은 과도한 화석연료의 사용이다.
화석연료의 사용을 절감하기 위해서는 무엇보다도 에너지 사용체계를 어떻게 순환적으로 사용할 수 있는 사회시스템을 구축할 것인가와 자원순환형 대체에너지를 적극적으로 활용하는 방안일 것이다. 그리고 가장 보편적이고 일반적인 자원순환형 대체에너지로 지목할 수 있는 것이 산림바이오매스(산림 및 목질자원)일 것이다.
지구온난화 방지를 위해서는 산림의 지속적 활용과 목재의 다단계적 이용을 통해 “대기 산림 목재(재활용 포함) 대기”라고 하는 탄소가 순환하는 시스템을 부단히 기능하게 하여 최종적으로는 생활의 기반을 “화석연료에 의존하는 비순환형 시스템”에서 “산림·목질자원을 활용한 순환형 시스템”으로 이행시켜나가야 한다.
산림바이오매스는 지속가능한 범위에서 연료로 이용할 경우 재생가능한 에너지원이다. 더욱이 산림바이오매스를 이용하게 되면 그만큼 화석연료를 이용하지 않아도 되기 때문에 지구온난화 방지에도 기여할 수 있다.
한편, 1998년 이후 숲 가꾸기 공공근로사업이 활발하게 이루어지고 있어 많은 산물들이 생산되어지고 있으나, 비용 등의 문제로 적극적으로 활용되지 못하고 있다.
그리고 우리나라에서는 연간 1,000만㎥가 넘는 폐목재 자원이 발생하고 있으나 대부분 자원으로 활용되지 못하고 단순하게 소각되거나 매립되는 경우가 대부분이다. 특히 농촌지역의 경우는 폐목재를 집단적으로 수거할 수 있는 체계조차 갖추어지지 않고 있어 폐목질 자원을 임의로 처분하고 있는 실정이다.
화석에너지 사용의 절감, 방치된 자원의 적극적인 활용, 농산촌 경제의 활성화라는 측면에서 바이오매스에너지 활용방안이 적극적으로 검토되어야 할 것이다.
또한 우리나라와 같이 에너지의 중앙관리의 공급체제에서는 바이오매스 대체에너지 확대방안을 검토하기가 어려운 실정이다. 이와 같은 현실적인 문제를 극복하기 위해서는 올바른 시민의식을 형성시키고 이를 사회에 실질적인 힘으로 작용할 수 있는 주체의 형성이 필요하고, 그 새로운 주체는 시민과 지역주민일 것이다.
2. 국제적 동향
기후변동에 관한 정부간 패널(IPCC)에서는 1996년 2010년을 기점으로 화석에너지원의 고갈이 현저해질 것이고, 메탄올과 수소 생산을 축으로 에너지 이용체계가 구축될 때까지는 바이오매스에너지에 의존해야 할 것으로 예측하였다. 그리고 선진국으로 중심으로 바이오매스에너지 활용의 확대를 위하여 많은 노력을 기울이고 있다.
그 대표적인 움직임으로는 EU의 자연에너지 이용행동계획, 미국의 PURPA (Public Utility Regulatory Act) 제정과 바이오매스 발전, 소련의 바오매스 발전용량 증대계획(1990-2010), 핀란드의 목질연료 생산계획, 스웨덴의 탄소세와 산림연료 생산 증가 정책 등을 들 수 있다.
특히 EU에서는 수력, 풍력, 바이오매스, 태양광 등 재생가능한 에너지 이용의 촉진을 적극적으로 추진하고 있으며, 그 중에서도 바이오매스 에너지 이용이 가장 주요한 위치를 차지하고 있다.
스웨덴의 경우 지구온난화 방지의 관점에서 정부의 에너지 정책으로서 재생가능한 에너지원의 효율적인 이용에 힘을 기울이고 있으며, 바이오매스 연료에 의한 열전병합시스템, 특히 지역난방에 대한 열공급 시스템의 정비를 적극적으로 추진하고 있다. 일본은 서구 선진국에 비하여 비교적 늦게 출발하였지만, 최근 자연에너지 활용 촉진법을 제정하기 위해서 활발하게 논의하고 있으며, 풍부한 기술력을 보유하고 있어 빠른 속도로 발전해 나갈 것으로 보여진다.
3. 필요성
우리나라에서는 바이오매스에너지를 “대체에너지 개발 및 이용보급촉진법”에 의해 태양력, 풍력, 소수력, 해양 등 9개 분야 대체에너지 중 하나로 규정되어 있으며, 나뭇가지, 폐목재 등을 이용한 열공급은 석유, 석탄 등 화석연료 대체 효과가 있다고 규정하고 있다.
기후변화협약 관련 규정에 의하면 바이오매스에너지는 IPCC(기후변화협약에 관한 정부간 패널) 규정에 의해 신재생에너지로 권장 받고 있다. 나뭇가지나 폐목재 등은 방치할 경우 어차피 부식과정에서 메탄 등 온실가스 발생하게 되고, 이것을 바이오매스 에너지로 활용할 경우 자연부식과정에 비해 온실가스가 일시에 발생하는 점은 있으나 석유, 석탄 등 다른 화석연료를 대치한다는 점에서 환경친화적 에너지원이라 할 수 있다.
바이오매스자원을 에너지원으로 활용하게 되면 지역단위의 소규모 터빈에 의한 전력생산 및 열 공급뿐만 아니라, 다음과 같은 친환경적인 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
①농촌지역의 자원을 활용하여 고용을 증대시켜 지역경제의 활성화에 기여
②국내 재생가능한 자원을 사용함으로서 에너지 안전보장에 이바지
③지속적인 바이오매스 생산과 에너지 이용으로 대기중의 CO2농도를 억제
④유황을 포함하지 않는 바이오매스 이용에 의해 대기오염을 완화
⑤폐기물의 유효이용으로 매립지에 버려지고 있는 양을 절감
그리고 바이오매스 에너지 공급을 효율이라는 관점에서 보면, 일반적으로 지역단위의 소규모 생산이기 때문에 일반적인 상업발전에서는 발전소 주변지역에 공급할 경우는 40%, 대규모 소비지에 송전하는 경우 손실이 있기 때문에 35% 정도이다. 열전병합시스템의 경우 열과 전력을 함께 사용하기 때문에 70-80%의 효율을 얻을 수 있다. 즉, 단위면적당 바이오매스자원 부존량이 많은 지역에서는 열공급을 고려한 지역적 시스템의 구축하게 된다면 어느 정도 효율적인 시스템이 가능하다.
선진국에서 시행되고 있는 터빈방식에 의한 목질 바이오매스 발전에 필요한 공급량은 1,800kw 규모 전력생산(600세대 이용 가능) 가정할 때, 매시 1톤(연간 8,760톤)이 필요하게 된다. 우리나라의 산림자원 상태를 고려하여 개략적으로 공급 가능량을 추정해 볼 때 화석연료의 대체에너지 자원으로서 활용가능이 매우 크다.
30년생 침엽수 인공림을 기준으로 하였을 때 1ha당 약30㎥(일본의 경우 55㎥)의 간벌재가 생산되며, 이중 원목이용부분을 제외한 약1/3정도가 바이오매스에너지 자원으로 이용이 가능할 것으로 추정된다. 여기에 폐목재(1,100만㎥/년)와 농용자재(400만톤/년)를 병행하여 사용하게 된다면 더욱 이용 가능한 자원의 양은 많아질 것이다.
한편, 스웨덴의 경우 목질연료에 대해서는 “벌채한 후에는 반듯이 나무를 심어 이산화탄소를 흡수하기 때문에 환경에 대한 부하는 제로”다라고 생각하기 때문에 에너지세와 이산화탄소세가 면제된다. 이와 같이 세금을 면제했을 경우 1kw의 전력생산을 하는데 필요한 비용은 석유, 석탄, 천연가스 등의 절반수준인 것으로 알려지고 있다.
4. 우선과제 및 구체적인 내용
첫째, 주요 선진국의 바이오매스에너지 이용실태 및 체계를 파악하고,
둘째, 우리나라의 바이오매스에너지원의 공급 가능량을 추정하며,
셋째, 기후변화협약에 대한 대응을 포함한 바이오매스에너지의 활용에 따른 직접·간접적 효과를 분석하며,
넷째, 산림·목질자원을 활용한 순환형 시스템의 구축방안을 제시
1) 주요선진국의 바이오매스에너지 이용실태 파악
(1) 핀란드의 바이오매스에너지 이용실태
(2) 일본의 바이오매스에너지 이용실태
2) 바이오매스 에너지 공급 가능량 추정
(1) 숲가꾸기에 의한 바이오매스 발생량 및 이용현황
(2) 폐목재의 발생 및 이용현황
(3) 연료림의 현황 및 이용현황
(4) 농업부산물의 발생현황 및 이용현황
3) 바이오매스 활용에 따른 효용분석
(1) 환경비용 대체효과
(2) 탄산가스 배출 억제효과
(3) 지역경제활성화 및 고용창출효과
(4) 방치자원 활용효과
(5) 화석에너지 대체효과
(6) 기후변화협약 대응방안 도출
4) 산림·목질자원을 활용한 순환형 시스템 구축 방안제시
(1) 산림자원 관리 방안
① 보육·간벌 추진의 활성화
② 복층림시업 및 장벌기시업
③ 바이오매스 연료림 조성
④ 국민참여에 의한 숲 가꾸기 등
(2) 환경친화적 목재이용 방안
① 임지 폐잔재의 적극적 이용
② 폐목재의 재활용촉진
(3) 국제협력 추진 방안
① 신탄림 조성 의한 주민의 생활·복지 향상을 위한 산림보전·조성 협력
② 바이오매스 에너지 이용과 관련된 협력방안 제시
(4) 연구개발 방안
① 산림의 지구온난화 방지에 대한 기여도
② 미이용 목질자원의 이용기술 향상
(5) 순환형 사회시스템 구축 방안
① 화석연료에 의존하는 비순환형시스템에서 산림·목질자원을 활용한 순환형시스템으로 전환 방안 모색
② 라이프사이클의 정착화를 향한 대응 방안 모색
참고문헌
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