1) 연구의 배경
오늘날과 같이 인류가 화석에너지에 지나치게 의존하게 되면 인류의 복지에 중대한 위기를 초래한다. 화석연료의 생산과 소비는 본질적으로 대기오염과 수질오염을 초래하 게 되고, 방대한 경제적 투자를 요구한다. 화석연료와 핵연료에 대한 안정적 장기공급을 확보하기 위한 국가 간의 노력은 자주 국제적 긴장과 분쟁을 야기하기도 한다. 이와 함 께 온실가스의 대기방출은 인류에게 돌이킬 수 없는 재앙을 초래할 것이라는 과학자들 의 경고가 설득력을 높이고 있다.
화석연료의 고갈이 경고된 것은 이미 오래전 일이다. 가채매장량을 연간생산량으로 나눈 가채연수(reserve/production ratio: RP ratio)로 따지면 석유가 42년, 천역가스가 60 년, 석탄이 133년에 이른다. 석탄을 제외하면 2세대를 버티지 못하는 양이다.
1, 2차 오일쇼크를 겪으면서, 이 위기의식은 더욱 커졌다. 그 당시에는 석유의존도를 탈피할 목적으로 각종 재생에너지에 대한 관심이 높아졌고 바이오매스의 에너지화를 위
해 노력했었다. 2001년 9.11사태를 계기로 상승을 시작하던 유가는 2006년에는 1배럴당 70달러대까지 상승한 후, 2008년 7월에는 150달러에 육박하기에 이르렀다. 다시 70달러 대로 떨어졌지만 이렇게 불안정한 유가는 전 세계국가들의 안정적인 경제정책 실현을 어렵게 만들고 있다. 석유의존도 탈피의 목적과 더불어 신재생에너지 개발에 관심을 가 지는 중요한 이유 중의 하나는 지구온난화의 주범이 이산화탄소로 지목되면서 이산화탄 소를 발생시키지 않는 에너지의 개발의 필요성이 커진 탓이다. 메탄이나 프레온가스 등이 분자당 온실효과가 훨씬 크지만 인간의 활동으로 인해 인위적으로 발생하는 기체 중에 서는 이산화탄소가 배출량이 제일 많기 때문에 가장 큰 온난화 효과를 갖고 있다. 중요 한 것은 이산화탄소의 상당량은 인간의 활동으로 발생하고 있기 때문에 인위적인 제어가 가능하다는 점이다. 이러한 대기오염을 유발시키는 주범이 산업사회에서 오늘에 이르기 까지의 에너지원으로 인류문명에 이바지해온 바 있는 화석연료 즉, 석유, 석탄 등이다1).
인류 문명의 발전과 더불어 에너지소비는 지속적으로 급증하고 있고 최근까지도 기존 화석연료인 석유와 석탄의 대안으로 여겨졌던 원자력도 한계점을 보이고 있다. 2011년 3월에 있었던 해저지진으로 일본 후쿠시마 원자력 발전소에서 방사성 누출사고가 발생한 것을 계기로 유럽의 각국은 노후화된 원자력발전소를 폐기하고 정상적으로 가동 중인 원 자력발전소도 점차적으로 폐쇄하기로 하였다. 우리나라는 2012년 3월 고리원자력발전소 에서 전력 공급이 중단되는 사고가 발생했었다. 원자력발전소는 상당한 양의 전력을 안 정적으로 생산할 수 있지만 아무리 정상적으로 잘 운전해도 매우 위험한 방사성폐기물이 발생하고, 일본에서처럼 예기치 못한 사고가 발생하면 그 위험이 매우 크다는 문제가 있다.
이러한 시점에 정부는 저탄소 녹색성장을 새로운 국가 비전으로 제시하였다.
• ʻʻ저탄소 녹색성장ʼʼ이란 온실가스를 적정수준 이하로 줄이며, 이를 위해 에너지와 자원을 절약하고 효율 적으로 사용하여 기후변화와 환경훼손을 줄이고 청정에너지와 녹색기술의 연구개발을 통하여 새로운 성 장동력을 확보하는 등 경제와 환경이 조화를 이루는 성장을 말한다.
• 우리나라는 현재 지구온난화 등으로 인한 환경위기와 화석연료에 대한 수입의존도가 높아 자원위기를 동시에 직면하고 있다. 이에 따라 우리나라는 미래 국가경쟁력의 핵심으로 대두되고 있는 환경과 경제성 장을 동시에 추진해야만 한다.
• 그러므로 우리는 경제성장과 환경보호를 동시에 추진하는 새로운 패러다임인 녹색성장에 보다 관심을 기울여야 하고, 이에 따라 정부가 추진하는 ʻʻ저탄소 녹색성장ʼʼ의 필요성이 더욱 강조된다.
1) IPCC, 기후변화 2007: 종합 보고서, Intergovernmental Panel on Climate Change
<그림 1-1> 녹색성장의 개념
화석연료에 대한 의존도를 낮추고 청정에너지의 사용 및 보급을 확대하며 녹색기술 연구개발, 탄소흡수원 확충 등을 통하여 온실가스를 적정수준 이하로 줄이면서, 동시에 에너지와 자원을 절약하고 효율적으로 사용하여 기후변화와 환경훼손을 줄이고 청정에 너지와 녹색기술의 연구개발을 통하여 새로운 성장동력을 확보하며 새로운 일자리를 창 출해 나가는 등 경제와 환경이 조화를 이루는 성장을 이루겠다는 것이다2).
이의 일환으로 관계부처가 협력하여 2009년에는 폐자원 및 바이오매스 에너지대책 을 수립하였고, 폐자원 에너지화 및 수도권매립지 환경에너지종합타운 은 환경부가 중 심이 되어 추진하게 되었으며, 바이오매스 에너지화는 환경부, 지식경제부, 농림수산식 품부 등 관계부처가 역할을 나누어 추진하게 되었다3). 2010년에 환경부의 생활하수과는
“하수처리시설 에너지 독립선언!”이라는 표어 아래 하수처리시설의 에너지 자립화 기본 계획을 수립하여 발표하였다4). 여기에서 환경부는 하수처리시설이 에너지를 대량 소비 하는 시설이지만 공공하수처리시설의 에너지자립률은 0.8%에 불과하다고 지적하였다5).
2) 저탄소 녹색성장 기본법, 제2조, 2011.4.14
3) 저탄소에너지 생산·보급을 위한 폐자원 및 바이오매스 에너지 대책 실행계획, 교육과학기술부, 행정안 전부, 농림수산식품부, 지식경제부, 환경부, 국토해양부, 산림청, 2009.7
4) 에너지 자립화 기본계획, 환경부 생활하수과, 2010.1
5) 하수처리시설에서의 연간 전력사용량 대비 신재생에너지 생산을 통한 전력발생량과 에너지 절감량 합계 의 비율
지금까지 하수도 사업은 시설확충과 처리효율을 높이기 위한 신기술도입에 집중하였으
범정부차원의 저탄소 녹색성장의 기조는 서울시에서도 동일하게 추진되었다. 2007년 4월에 “서울시 친환경 에너지 선언”에서 서울시의 에너지 이용률을 2000년 기준으로 2010년까지 12%, 2020년까지 15% 줄이겠다고 선언하면서, 태양광 등 신재생에너지 적 극 보급, 하수열 등 미활용 에너지 활용을 통해 0.6% 수준인 서울의 신재생에너지 이용 률을 2010년까지 2%, 2020년까지 10%로 확대하고, 특히 공공부문은 2020년까지 신재 생에너지 20% 이용을 목표로 정했다7).
이러한 목표를 추진하기에 가장 적합한 공공시설은 하수처리시설이다. 그 이유는 크 게 두 가지이다. 첫째는 지금까지 미활용되고 버려진 에너지가 풍부하기 때문이다. 하수 처리시설은 에너지를 다량으로 소비하기만 하는 시설로 여겨져 왔으나, 근래에는 미활 용되었던 잠재 에너지원들로부터 에너지를 회수하여 사용할 수 있는 기술들이 개발되고 보급되어 에너지 소비처에서 에너지 생산처로 변화할 수 있는 가능성이 충분히 존재한 다. 이것은 하수처리시설의 규모가 대규모라는 사실에 기인한다. 서울시의 하수처리시 설은 중랑, 난지, 탄천, 서남물재생센터에서 총 581만m3/일의 시설용량을 가지고 2010년 현재 462만m3/일의 하수를 처리하고 있다. 전국 500m3/일 이상의 시설용량을 가지고 있 는 공공하수처리시설 452개 가운데 이들 시설은 규모면에서 1,2,3,4위를 차지하고 있다.
여기서 발생하는 하수처리수와 하수슬러지, 바이오가스에 잠재되어 있는 에너지도 막대 한 것으로 추정되고 있다.
둘째는 이제는 기존의 방법대로 하수슬러지를 처분할 수 없으므로 의무적으로 에너 지를 최대한 활용하는 방법을 사용해야 하기 때문이다. 탈수된 슬러지케이크는 과거에 는 주로 매립되었으나, 환경부가 온실가스 발생억제 및 재활용촉진을 위해 유기성오니 의 직매립을 금지시켰고, 해양수산부는 96런던협약 의정서 발효와 함께 폐기물의 해양 배출기준을 대폭 강화하여 2012년부터 해양배출을 금지시켰다8). 2013년부터는 음식물 류 폐기물과 음폐수도 해양배출로 처분할 수 없게 된다9). 이에 따라 모든 하수슬러지와 음식물류 폐기물, 음폐수 등을 육상에서 최대한 처리해야 하는 것이다. 유기성 폐기물의
7) ‘서울 친환경 에너지 선언’ 발표, 뉴스와이어, 2007.4.2 http://www.newswire.co.kr/newsRead.php?no=238578&ected=
8) 친환경적 투기해역관리를 위한 범정부적 육상폐기물 해양투기관리 종합대책, 해양수산부, 2006.3 9) 음폐수의 해양배출 금지 결정, 국정현안정책조정회의, 2007.9
혐기성 소화는 소화효율을 높임으로써 바이오가스 생산 등으로 에너지를 최대한 회수하 면서 동시에 슬러지의 감량화를 이루는 좋은 방법이다. 따라서 하수슬러지의 효율적 처 리는 어느 한 편만 강조하는 것이 아니라 에너지를 최대한 회수하면서 처분해야 할 양을 감량시키는 두 가지 목적을 동시에 달성하는 것이다.
2) 연구의 목적
에너지 위기, 기후 온난화의 위기 및 토양오염과 해양오염의 위기라는 상황 속에서 저탄소 녹색성장의 기조 아래 신재생에너지를 적극적으로 활용하고, 하수처리과정에서 발생하는 슬러지 폐기물을 효율적으로 육상에서 처리하는 최선의 방법을 찾아야 한다.
이 보고서의 목적은 하수도시설의 에너지 소비 및 발생 특성을 조사하여 하수도시설
이 보고서의 목적은 하수도시설의 에너지 소비 및 발생 특성을 조사하여 하수도시설