윤용승 / 한국폐자원에너지기술협의회 회장-“중소형 합성가스 플랜트 등 폐기물 에너지화 新기술 적극 개발해야”

우리 사회는 필연적으로 생활폐기물과 산업폐기물 홍수 속에 살고 있다. 이를 어떻게 처리, 활용하는가에 따라 환경오염 방지의 첫걸음이 될 수 있다. 이제 폐기물 처리기술은 발전과 열, 합성가스 등 고효율 에너지화 하는 방식으로 진화하고 있으며 이 기술 가운데는 중소형 합성가스 플랜트 등 우리나라가 진출하기 좋은 유망시장도 있다는 의견이 있다. 이를 강조하고 있는 윤용승 한국폐자원에너지기술협의회 회장을 만나봤다. 윤 회장은 고등기술연구원 플랜트엔지니어링본부장으로 국내 IGCC 전문가로 잘 알려져 있다.<편집자주>

– 한국폐자원에너지기술협의회에 대한 소개를 부탁한다.

우리 협의회는 「민법」제32조 및 「환경부 소관 비영리법인의  설립과 감독에 관한 규칙」제4조 규정에 따라 1997년 설립되었고, 2009년 7월 한국폐자원에너지기술협의회로 명칭을 변경했다.

현재 50개 회원사와 520명의 회원이 있다. 회원사는 주로 폐기물 소각장 운영사를 비롯해 관련 기자재, 엔지니어링회사들로 구성되어 있다. 본 협의회는 전국 폐자원 에너지화 기술 등의 선진화를 위하여 관련 기업체와 전문가들의 산학연 협동을 통해 폐자원 에너지화 및 관련 분야의 기술개발을 추진하고 기술발표회 및 심포지엄을 통해 국내외 기술교류와 정보의 교환 등으로 우리나라 폐자원 에너지화 관련 시설의 기술발전 및 환경보전에 기여함을 목적으로 한다. 매년 봄, 가을에 폐자원에너지시설에 대한 유럽 산업시찰과 아시아 지역 산업시찰을 하고 있고, 춘추계 기술워크숍, 매년 3회의 국내 최신 폐자원에너지산업시설 견학 프로그램을 진행하고 있다.

– 폐자원에너지 기술에는 어떤 종류의 기술들이 있으며, 특히 우리나라가 중요하게 연구개발해야 할 기술은 무엇이라고 생각하나.

폐기물 자원은 가연성폐기물과 유기성폐기물로 나눌 수 있다. 가연성폐기물은 고효율 에너지 자원으로 활용하는 방식으로 나아가야 한다. 과거에는 소각만 하는 방식에서 이제 소각을 통한 에너지를 회수하는 방식, 가스화를 통한 합성가스 생산플랜트 등 신기술로 진화하고 있다. 우리나라 역시 이러한 기술개발과 인프라 정착에 나가야 한다고 본다. 음식물과 같은 유기성폐기물은 바이오가스화를 통해 발전과 열 생산으로 활용하는 것이 가장 바람직한 방향이다. 최근 폐기물을 신재생에너지원에서 제외하자는 주장이 있는데 이것은 매우 편협한 생각임. 신재생에너지법의 근원은 대체에너지법으로서 국내 에너지원이 없으니 이를 대체 가능한 에너지원을 발굴하고 이를 장려하자는 근본 취지는 잊고, 근래 CO2 대응 차원에서 부각되는 재생가능에너지만을 지원해야 한다는 주장은 신중히 접근할 필요가 있다. 1차 에너지 96%를 수입하는 한국 입장에서 폐기물 에너지자원 활용을 고효율화 하여 극대화할 필요가 있다.

-해외에는 폐기물을 고효율 에너지화 플랜트 운영 사례가 있나.

네덜란드, 덴마크, 독일 등 유럽선진국들이 폐기물 고효율 에너지화 활용에 적극적이다.

대표적으로 네덜란드 AEB Amsterdam 플랜트가 대표적이다. AEB는 세계 최대 규모의 폐기물에너지 회사이며 Waste-to-Energy Plant (AEC), Waste Fired Power Plant (HRC), 유해폐기물저장소를 운영하고 있다. 고효율 폐기물 발전소의 설계는 기술 혁신을 기반으로 하고 있으며, 이러한 혁신 덕분에 시설의 에너지 효율은 30% 이상으로 폐기물 에너지 변환율로는 세계에서 가장 높은 플랜트로 약 4,000톤/일 처리(암스테르담 생활폐기물 33%, 산업폐기물 33%, 영국 반입 33%) 규모다.

덴마크의 ARC 아마포브랜딩 폐자원에너지화 플랜트도 있다. ARC는 폐기물 자원을 관리하여 도시 외 지역에 재사용할 수 있는 재료, 전기, 지역난방을 제공하고 있다. 55만명의 주민과 45,000여 기업에서 나오는 폐기물을 처리하고 15만 가구에 전기와 지역난방을 공급하고 있다. 인근 발전소보다 현시설의 에너지(열)를 우선 사용하도록 계약이 되어 있으며 굴뚝에 Heat Pump를 설치하여 에너지를 회수하고 있다.

-최근 미세먼지 등 대기 환경오염 문제가 부각되고 있다. 폐자원에너지 기술도 친환경으로 변화가 필요한데.

폐자원에너지화 설비도 천연가스 발전소 발생 미세먼지 배출허용 기준 이하가 되도록 설비 투자가 이루어지는 추세이다.

소규모 설비보다는 대형 설비에 제대로 된 투자가 이루어져서 최신 환경저감 설비가 장착되고 운영되도록 노력이 필요하다. 최근 SRF(Solid Refuse Fuel)에 대한 주민들의 반대가 20년 전 소각로 건설 반대했던 다이옥신 등 이슈가 그대로 재연되고 있어서 실제 정보가 재대로 알려지지 않은 것 같아 아쉽다. 이에 자원회수 시설, SRF발전소 등 폐기물 에너지화 시설의 대기오염물질 실제 배출 현황 등 제대로 된 정보를 알리는 노력이 필요하다.

-국내 에너지 정책이 탈석탄, 탈원전으로 급선회하고 있다. 에너지 연구자로서 이에 대한 의견이 있다면.

기본적으로 각국의 에너지 정책은  1) 해외 에너지 수입의 감소, 2) SOx, NOx, 분진 등 공해물질 발생 감소, 3) 에너지 효율 증대,  4) 자국의 에너지 관련기술의 우위 확보를 통한 산업경쟁력 증대, 5) CO2 저감 등 대체로 이 기준에 준하여 움직인다. 각 에너지원에서 이 기준들을 가장 많이 충족하는 순서와 비율을 상황에 맞게 장기적으로 조정하면 된다.

석탄도 공해물질 배출을 zero로 할 수 있는 기술이 이미 가능하다. 단, 비용이 비싸기 때문에 아직 상용화 설비는 없다. 항상 사회적으로 감내할 수 있는 범위에서 전기생산 방식에 대한 변화가 추진되어야 한다. 친환경에너지는 반드시 가야할 방향이다. 하지만 한국은 인력과 기술로 먹고 살아야 하는 나라인 관계로 항상 국내기술이 있는지, 해외수출까지 연계하는 국내산업 활성화 기여 방안은 무엇인지, 국내 상황이 맞는지 등을 살펴보아야 한다. 시범사업을 통하여 문제점을 파악하고 차분히 단계적으로 추진하는 노력이 필요하다.

내 개인적인 생각으로는 2030년까지 친환경고효율 석탄 30%, 원자력 30%, 천연가스 30%, 신재생에너지 10% 비율로 가는 것이 바람직하다고 본다. 2050년까지 Near-Zero석탄화력 25%, 원자력 25%, 천연가스 30%, 신재생에너지 20%가 적절한 장기 비중으로 판단한다. 여기서 각 에너지원별 사용 기술은 기존의 전통적인 방식이 아닌 신기술 적용을 기준으로 한다.

-최근 중소형 합성가스 생산플랜트 기술의 중요성을 강조한 것으로 아는데, 어떤 기술인가.

합성가스 플랜트는 유기성물질(C, H, O, N, S 성분)을 산소가 충분치 않은 상태에서 화학반응을 시켜 C, H, O 성분은 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스(합성가스)로 변환시키고 N, S 공해물질 유발성분은 제거와 재활용이 용이한 형태로 발생되어 청정이용이 가능토록 하는 설비이다. 모든 유기물질에 원칙적으로 적용이 가능하므로 원천기술과 상용기술 확보 시에는 다양하게 spin-off 적용이 가능하여 산업적 파급효과가 매우 크다. 가스화 합성가스로부터 출발하여 고부가가치 연료 및 가스 에너지 원료로 활용하는 방안은 다양한데, 생산 가능한 주요 물질은 F-T(Fischer-Tropsch) 합성을 통한 인조합성석유, 비F-T합성을 통한 메탄올, DME (Dimethyl Ether) 등이 있다.

또한, 합성가스는 청정가스 연료, 고순도 일산화탄소나 수소, 전기 생산에 효율적으로 활용이 가능하고, LNG와 원유를 저렴한 청정 가스에너지원인 합성가스로 대체가 단기적으로 가능한 미래 수소사회의 기반기술이기도 하다.

국내외 가용한 저급자원은 저급석탄, 정유공장 부산물, 바이오매스, 폐기물이 대표적이다. 이들 저급자원을 청정하면서 이용이 편리한 가스 형태인 합성가스로 변환시켜 고부가가치로 활용하는 개념은 최근 환경과 청정에너지에 국제적으로 관심도가 높아짐에 따라 사업 기회가 증대하고 있다. 국내외에서 기술만 있으면 사용하겠다는 사업 제안이 많지만, 아직 신뢰도 있고 가격이 적정한 플랜트 전체 형태로 제공되는 사례는 적고 신뢰도가 낮은 상태로서, 국내 가용한 기술을 연결 집합시키면 단기간에 국제 경쟁력 있는 결과물 도출이 가능하다.

– 해외 플랜트 시장에서는 대형화가 주를 이루는데, 특히 합성가스 생산플랜트의 경우 ‘중소형’ 개발의 필요성을 강조한 이유가 무엇인가.

한마디로 틈새시장 공략이 필요하다는 것을 강조하고 싶다. 특히 국내 중소업체들의 경우 대형화 프로젝트에 참여하기 쉽지 않아 자체 참여가 가능한 새로운 중소형 시장 개발이 필요하기 때문이다.

합성가스 분야는 국내 및 해외 사장이 최근 급속히 확대되고 있는데 국내 기반기술은 조각조각으로 흩어져 있고 그 규모도 파일롯급에 머물고 있는 아쉬움이 있었다. 해외선진사가 독과점하고 있는 수백∼수천톤/일 규모 상용 플랜트 참여가 어려운 상황에서 국내 기반기술을 활용한 틈새시장용 중소형 규모(test-bed겸 자체로 상용설비) 기술개발이 필요하며, 모듈형태로 경쟁력 확보가 가능하다.

폐기물을 사용해서 생산한 합성가스로부터 고순도 일산화탄소나 수소를 대량 공급하는 개념은 오랫동안 있어왔지만 이를 기술 보증을 하면서 완성시킨 사례는 없는 아직은 틈새시장이므로 이를 실증 구현하여 시장 선점이 필요하다. 합성가스를 가장 고급으로 적용할 대상이 화학원료 시장이므로 이를 모듈화 패키지 기술로 완성시키면 선진국 시장도 진입이 가능하다.

– 끝으로 개인적인 포부나 앞으로의 연구 계획은.

중소형 합성가스 모듈화 플랜트를 국내기술에 근간하여 구현시켜 보고 싶다. 현재 고등기술연구원의 새로운 비즈니스 모델로서 해외로부터 플랜트 공정 기술개발을 의뢰받아 pilot급 규모로 성공시키고 상용급 플랜트 설계까지 해주는 업무를 400만 불 예산 규모로 추진하고 있다.