UN 산하 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 선박 온실가스 배출을 제로 수준으로 감축하겠다고 선언하고 지난 4월 제83차 해양환경보호위원회(MEPC)에서 2027년부터 5,000톤 이상 선박에 대해 온실가스 집약도(GFI) 기준을 강화하는 중기 조치를 의결했다.
IMO의 온실가스 규제는 2008년 배출치를 기준으로 하여 초과 배출량에 대해 380달러의 탄소세를 부과하며 2030년까지 20~30% 감축, 2040년까지 70~80%를 감축하도록 하고 목표치에 미달하면 톤당 100달러의 추가 탄소세를 부담하도록 했다.
한국LNG벙커링산업협회는 노르웨이 선급인 DNV의 자료를 근거로 전 세계 환경규제 대상 선박 수는 1만310척이며, 이중 메탄올, LNG, LPG, 암모니아 등 가스류 대체연료에 의한 대응 선박은 2,174척으로 지난 1년간 29.7%에 해당하는 498척이 증가했다.
이중 메탄올 선박은 전년 동기 318척에서 435척으로 117척(36.8%)이 증가했고, LNG 선박은 전년 동기 1,058척에서 1,369척으로 311척(29.4%)이 증가했다. 메탄올 추진선은 지난해 46척에서 현재 운항 66척, 발주 369척을 포함해 2030년에는 435척으로 846%나 증가할 것으로 예상되어 친환경 선박으로 자리매김하고 있다.
세계 2위 해운사인 머스크(Maersk)는 그룹 차원에서 그린 아젠다를 추진하고 있으며, 지난 2021년에는 탄소중립 목표를 기존 2050년에서 2040년으로 10년이나 앞당겼다. 핵심은 그린메탄올 등 연료의 전환이며 2023년에 메탄올 이중연료엔진 선박을 세계 최초로 진수했고, 현재 19척의 선박 중 절반 정도를 인도받은 상태다.
머스크의 경우 기존 운항 선박의 개조를 포함해 전체 36척의 메탄올 추진선박 체계를 갖추게 된다. 또 2030년까지 해상 운송 화물의 25%를 친환경 연료 선박으로 전환하겠다고 밝혔다.
바이오매스를 활용한 메탄올 생산은 원료 공급지에서 대용량 메탄올 생산이 가능하다는 이점이 있다. 메탄올은 원료 공급이 어려워 원료 공급지 중심 생산이 유리하며, 수만 톤 이상의 생산 규모나 최소 수천 평 이상 소요부지가 요구된다. 다양한 원료를 확보하는 것이 관건으로 규모의 경제화가 가능하다.
바이오가스를 이용한 바이오메탄올 생산은 바이오가스 생산지에서 건설해야 하지만, 바이오가스 생산량이 적어 수천 톤 정도의 생산 규모가 일반적이다. 최근 들어 통합바이오가스 생산 사이트의 경우 일일 10만N㎥ 내외의 바이오가스 생산 사이트도 있어 수만 톤의 바이오메탄올 생산도 가능하고, 통상 수천 평 이내의 소요부지에서 수백억 원에 이르는 사업비 규모로 사업화가 이루어질 것으로 본다.
다만 현재 6%대 바이오가스 이용률을 고려하면 향후 바이오가스화가 이루어져야 하는 94%에 달하는 미이용 유기성폐자원을 고려하면 사업화 기회는 매우 높다.
바이오메탄올의 높은 확장 가능성에 비해 그린수소와 포집 CO₂를 활용하는 e메탄올의 경우 국내 그린수소 보급이 극히 제한적이고, 상대적으로 높은 제조원가를 고려하면 당분간 e메탄올의 생산 확대는 어려운 상황이다.
정부와 민간의 청정메탄올 육성 정책
대통령 직속 ‘2050 탄소중립녹색성장위원회(이하 탄녹위)’는 2023년 11월 23일 제5차 전체회의를 열고 해운·조선 등 주력산업의 경쟁력 확보와 친환경 연료·원료 전환에 선제적으로 대응하기 위한 ‘청정메탄올 신산업 창출 추진전략’을 발표했다.
정부가 2030년까지 50만 톤의 청정메탄올을 생산해 ‘녹색 신산업’으로 육성하고 메탄 배출량을 30% 이상 감축하는 국가 로드맵을 제시했다. 이에 따라 청정메탄올 신산업 촉진을 위해 정보를 공유하고 협력하는 민간 주도 협의체로 기업, 협회, 연구원, 공공기관, 지방자치단체, 정부 부처 등 70여 개 기관이 참여하고 있는 청정메탄올 이니셔티브가 2023년 11월 출범해 지금까지 분기마다 전체회의를 열고 청정메탄올 산업 활성화를 주도하고 있다.
또 산업계에서는 국내 청정메탄올 산업의 기술개발, 제도개선 등을 통한 산업 활성화를 위해 해상수산부 산하에 한국청정메탄올산업협회가 지난해 4월 24일 설립되었다.
협회는 80여 개 회원사가 참여한 전국 단위 조직으로 생산, 저장운송, 활용, 기술개발 및 공공제도정책 위원회를 두고 청정메탄올의 저장·운송·활용에 집중하면서 바이오메탄올 생산 사업을 통해 소재·부품, 설비 등의 양산화에 매진하고 있다.
환경부는 2023년 12월 31일부터 ‘유기성폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 이용 촉진법(이하 바이오가스법)’을 시행하고 있다. ‘바이오가스법’ 시행령 및 시행규칙에는 바이오가스 생산 민간 의무생산자로 돼지 사육두수 2만5천 두 이상인 가축분뇨 배출자, 국가 또는 지자체의 지원을 받은 처리용량 200㎥/일 이상인 가축분뇨 처리시설 운영자, 연간 1천 톤 이상의 음식물류 폐기물 배출자로 정하고 있다.
공공 의무생산자는 발생한 유기성폐자원의 처리 책임이 있는 전국 지자체다. 또 바이오가스 생산목표율을 정했는데, 공공은 2025년 50%를 시작으로, 2045년부터 80%의 목표가 부여된다. 민간 의무생산자의 생산목표율은 2026년 10%를 시작으로 2050년부터 80%가 부여된다.
이를 지원하기 위해 지자체의 ‘통합 바이오가스화시설 설치 사업’에 지원 예산 규모를 확대하고 민간 의무생산자에게도 바이오가스 생산·이용 시설의 설치·개선·운영비를 지원할 수 있는 법적 근거도 마련했다.
환경부는 또한 지난 4월 30일 음식물류 폐기물, 하수찌꺼기, 가축분뇨 등 유기성폐자원을 통합 처리해 바이오가스를 생산하는 시설의 설치 및 운영 절차를 체계화한 ‘유기성폐자원 통합 바이오가스화 시설의 설치 및 운영관리 지침’도 배포한 바 있다.
바이오가스 생산 현황
IEA는 지난 5월에 발행한 ‘바이오가스와 바이오메탄 전망(Outlook for Biogas and BioMethane)’ 보고서에서 폐기물과 농업 잔여물 등 지속가능한 원료를 활용할 경우 연간 최대 1조㎥ 규모의 바이오가스를 생산할 수 있다고 했다. 이는 2024년 기준 전 세계 천연가스 소비량의 약 25%에 해당하는 양이다.
현재 바이오가스 생산량은 연간 500억㎥로 잠재력의 5%에 불과하며 우리나라도 유사한 수준이다. 또한 바이오가스의 80%는 신흥국과 개발도상국에 집중돼 있고 농업 부산물, 가축분뇨, 음식물 쓰레기 등으로 발생하는 현지 자원 순환형 에너지로 보고 있다.
정부는 2020년 3.6억N㎥ 규모의 바이오가스 생산량을 2026년 최대 5.0억N㎥, 2030년 최대 8.9억N㎥까지 늘릴 계획이다. 환경부는 ‘환경시설을 활용한 바이오·물 에너지 확대 로드맵’에서 바이오가스를 통한 온실가스 감축량을 2026년 연간 110만 톤, 2030년에는 연간 470만 톤을 감축할 계획이다.
이 수치는 2030년 폐기물 부문의 국가감축목표 800만 톤 중 약 58.8%를 차지한다. 2023년 바이오가스 기존 시설 112개소에서 3억8,300만㎥/년이 생산되지만 미활용 분은 5,700만㎥/년으로 전체 생산량의 약 15%에 달한다.
바이오가스 생산을 늘리기 위해서는 활용과 운영 및 관리에서 경제적·환경적 처리가 매우 중요하다. 바이오가스 현황 정보를 기초로 지난해 12월 청정메탄올산업협회 주관으로 효진이앤하이, 가스엔텍, 건주테크, 효진퓨어메탄올, 마이텍 등이 참여해 바이오가스를 이용한 ‘청정메탄올 생산 사업 계획서’ 작성을 시작으로 본격적인 프로젝트를 개발해 추진하고 있다.
바이오매스는 지난 2012년 신재생에너지공급의무화제도(RPS) 도입 이래 석탄화력발전소의 효과적인 전환 수단으로서 역할을 해왔다. 2023년 2.7GW의 설비가 운영 중이며 신재생 발전량의 20%를 차지하는 제2의 신재생에너지원으로 성장해 목질계 바이오매스 사용량은 740만 톤으로 2012년 대비 약 50배나 증가했다.
다만 지난해 12월 18일 정부는 ‘신재생에너지 공급의무화제도 및 연료 혼합의무화제도 관리운영지침’을 개정해 기존 1.5REC를 적용받던 공공 목재펠릿 활용 전소설비의 가중치를 올해 1.0REC로 줄이기로 했다.
이 가중치는 내년에 0.75REC로 조정되고, 2027년부터는 0.5REC만 적용된다. 이 개정으로 발전용에 활용되는 바이오매스의 양은 줄어들 것이며, 이를 활용할 대체산업으로 청정메탄올이 각광을 받을 것으로 보고 있다. 현재 바이오매스 공급사들은 이 점에 큰 관심을 가질 필요가 있다.
국내 바이오매스 총소비량은 740만 톤이다. 현재 적용하는 기술로는 연간 바이오매스 3.5만 톤으로 바이오메탄올 1만 톤 생산이 가능해 전체 210만 톤의 메탄올을 생산할 수 있는 양이다.
또 현재 바이오가스 잠재 생산량은 63억N㎥ 정도이며, 현재 사업화 중인 기술로는 일일 4만N㎥ 바이오가스로 1만 톤의 바이오메탄올 생산이 가능해 국내 바이오가스 전체 잠재량으로는 연간 432만 톤의 메탄올을 생산할 수 있다. 이처럼 바이오매스와 바이오가스를 활용한 국내 바이오메탄올의 잠재 생산량은 642만 톤에 달한다.
바이오가스(매스)의 활용은 열병합 발전, 연료화, 비료나 퇴비 등에 주로 활용되는데, 75% 정도인 전기나 열 생산이 가장 일반적이며 고질화 설비를 통한 바이오메탄화에 20%, 수소생산 2% 미만, 그리고 기타·미활용이 4% 이내이다. 이들의 수익원은 전기·열 생산의 경우 REC 인증을 통한 전기 판매에서 kWh당 150원~220원이며, 바이오메탄으로 고질화하여 판매할 경우 600원~1,000원/N㎥ 정도이다.
반면에 바이오메탄올을 생산할 경우 발전설비나 고질화 설비 대신 메탄올 생산설비를 구축하고 일일 4만N㎥ 바이오가스로 연간 1만 톤의 바이오메탄올을 생산해 연간 150억 원의 매출을 기대할 수 있다. 바이오메탄올의 경우 바이오가스에 포함된 CO₂도 약 60% 이상 감축할 수 있어 CO₂를 그대로 배출하는 발전이나 바이오메탄 대비 탄소감축 효과가 월등하다.
청정메탄올 생산·활용 사업
청정메탄올산업협회의 20여 개 회원사는 바이오매스 기반 메탄올 생산사업, 바이오가스 기반 메탄올 생산사업 등 총 14개 사업을 추진하고 있다.
14개 사업을 연간 생산량으로 따지면 25만 톤에 달한다. 14개 사업 중 6개 사업은 기술, 자본, 부지, 원료, 수요처까지 확보한 상태다. 사업유형은 크게 바이오매스 활용 생산사업과 바이오가스 활용 생산사업으로 나뉜다.
바이오매스 활용 메탄올 생산사업 형태는 △바이오매스 원료 생산 기업이 직접 추진하는 사업 △바이오매스 발전소 운영사가 주도하는 사업 △메탄올 생산기술 보유기업이 주도하는 사업 △목재원료 수집권 보유기업이 주도하는 사업 등이다.
바이오가스 활용 메탄올 생산사업 형태는 △기술 보유 기업이 신규로 구축하는 지자체, 민간사업자로부터 바이오가스를 공급받아 직접 투자로 진행하는 사업 △기존 발전, 도시가스로 판매하는 바이오가스 생산사업자가 메탄올 생산으로 전환하는 사업 △기존 음식물 등을 활용한 가축사료 제조사가 바이오가스 생산시설 구축 및 메탄올 생산 전환사업 등이다.
e메탄올은 태양광, 풍력 등 재생에너지에서 얻은 그린수소와 대기 중에 포집한 이산화탄소나 바이오가스 등에 포함된 재생 이산화탄소를 합성해 만드는 것이 기본이다. 우리나라의 재생에너지 여건이 그린수소로 공급할 수 있기까지 요원하고 이산화탄소를 포집하는 것 또한 쉽지 않아 원료 수급이 어렵다.
원료가 충분하다고 해도 바이오메탄올 대비 탄소감축 효과는 월등하지만 생산원가가 매우 높아 e메탄올 단독 생산은 현실적으로 어렵다. 다만 해외에서 추진되는 방식처럼 그린수소와 바이오메탄올 생산 과정에서 나오는 이산화탄소를 활용하는 ‘바이오 + e메탄올’ 같은 하이브리드 형태의 사업은 가능하다고 본다.
효진퓨어메탄올과 가스엔텍의 사례
먼저 바이오매스를 활용한 바이오메탄올 생산 사업을 소개하면, 군산에 소재한 효진퓨어메탄올(대표 김기영)은 바이오매스(목재 호그칩)를 활용하여 연간 1.5만 톤의 바이오메탄올을 생산하는 사업을 추진 중이다.
약 6천 평의 부지에 350억 원을 투자해서 바이오메탄올을 생산, 국내 최대 연료 벙커링 업체에 공급할 예정이다. 본 사업에는 바이오매스 가스화 설비와 메탄올 반응기 모두 컴팩트한 모듈화 기술을 적용해 최소한의 면적과 적은 투자금(CAPEX)으로 구축할 수 있다고 한다.
해당 가스화기는 연간 1.5만 톤의 메탄올을 생산하는 데 표준화된 설비로 가스화기를 추가하면 3만 톤, 4.5만 톤, 6만 톤 규모로 생산량을 늘릴 수 있는 이점이 있다. 아울러 동일 기술로 당진과 거창에도 같은 규모의 바이오메탄올 생산 사업을 검토하고 있다.
향후 지역에서 발생하는 다양한 유기성폐자원(바이오매스)을 원료로 활용할 경우, 자원 재순환 및 지역경제에 기여하고 청정메탄올 생산을 통해 국가 온실가스감축목표(NDC) 달성에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
다음은 바이오가스를 이용한 메탄올 생산 사업이다. 부산에 본사를 둔 가스엔텍(대표 곽정호)은 전라북도에서 바이오가스를 활용한 바이오메탄올 생산시설 구축을 추진 중이라고 밝혔다. 전북에서 바이오가스 생산 사이트를 운영 중인 A사와의 연계를 통해 사업 추진을 협의 중이며, 약 3,000평 규모 부지에 총 600억 원을 투자해 연간 3만 톤의 바이오메탄올 생산을 목표로 하고 있다.
가스엔텍은 독자적으로 보유한 SMR(Steam Methane Reformer)과 CDR(Carbon Dioxide Reformer) 기술을 적용해 바이오가스에 포함된 이산화탄소의 60% 이상을 메탄올로 전환할 수 있는 고효율 프로세스를 구현한다.
이를 통해 뛰어난 온실가스 감축 효과는 물론, 상대적으로 적은 부지와 낮은 설비투자(CAPEX)로도 경제성 있는 메탄올 생산이 가능하다는 평가를 받고 있다. 이번 사업은 가스엔텍이 전액 자체 투자로 진행하며, 직접 시설을 운영할 계획이다.
향후에는 전국의 바이오가스 생산 사업자들로부터 원료인 바이오가스를 구매하여 바이오메탄올 생산을 확대해 나갈 방침이다. 가스엔텍 관계자는 “자사의 기술력은 친환경 연료전환과 온실가스 감축이라는 두 가지 측면에서 경쟁력을 갖추고 있다”라며 “전북 사업을 시작으로 바이오메탄올 분야의 선도 기업으로 자리매김하겠다”고 밝혔다.
메탄올 산업 활성화 위한 제도와 지원
현재 전 세계에 유통되는 1억 톤의 화석연료 기반 메탄올을 대체하는 일과는 별개로 2050년에 선박 연료의 30%를 차지하는 것을 포함해 전체 소비량은 5억 톤(2050년)에 달할 전망이다.
청정메탄올은 선박 연료에서 제반 화학제품의 원료로 사용되는 필수 원료란 점에서 지속가능한 친환경 원료이기도 하다. 따라서 메탄올 생산에서 활용까지 전주기 산업을 국가 핵심 산업 중 하나로 보고 육성전략을 수립할 필요가 있다.
현재 친환경 연료 선박으로 슈퍼사이클에 진입해 있는 조선업의 활황이 해운업으로 이어지기 위해서는 청정메탄올 같은 연료에 대한 벙커링을 갖춘 녹색항만 구축이 또 다른 기회임을 이해하고 잘 준비해야 한다. 아울러 메탄올의 수소운반체 역할이 대두되는 중이라 청정메탄올이 수소산업 전반에 영향을 미칠 것도 고려해 수출과 수입항으로서 녹색항 구축에 나서야 한다.
바이오가스의 무궁무진한 활용 확대와 효과적인 이용은 자원 빈국인 우리나라의 친환경 연료 자립화에 크게 기여할 수 있다. 기존의 발전, 열원, 도시가스로 활용하던 방식에서 벗어나 온실가스 감축 효과가 크고 산업유발 효과가 큰 바이오메탄올 생산에 많은 기업과 연구소가 참여하도록 정부가 적극적으로 뒷받침하는 정책이 마련되어야 한다.
바이오매스를 바이오메탄올로 전환하면 국내 산림자원이 효과적으로 육성, 관리, 활용되는 선순환 구조가 만들어질 수 있다. 이는 친환경 바이오메탄올 연료 생산과 활용 산업으로 이어져 국가 신산업의 한 축으로 성장할 수 있다. 옥수숫대, 쌀겨 같은 곡물류 부산물과 목재, 갈대와 같은 제반 바이오매스를 국가의 주요 자원으로 활용하는 산업 정책이 마련되어야 한다.
현재 사업화 중인 프로젝트들은 사업 주체의 직접 투자, 지역활성화 펀드, 탄소중립융자제도 등의 방식으로 자본을 조달하고 있다. 앞으로 수소산업, CCUS, 바이오가스와 바이오매스 산업이 융복합된 청정메탄올 산업이 탄소중립의 핵심 산업으로 성장할 수 있다.
이 점을 이해하고 국내 금융기관, 정부자금이나 융자, 대출제도가 마련되어 각종 펀드들이 메탄올 산업에 투입되도록 제도화가 이루어지길 기대한다. 정부의 청정에탄올 산업전략 마련이나 청정메탄올에 대한 환경성능지침서 마련 등은 고무적인 활동이라 하겠다.
지자체, 산업계의 사업 참여 기대도 늘려가야 한다. 바이오가스 생산이나 바이오매스 수집 활용은 대부분 지자체나 조합 등에서 관리하므로 이들의 관심과 지원이 필요하다. 음식물, 축산분뇨에서 하수종말까지 유기성폐자원의 가장 효과적인 활용법이 메탄올 생산이라는 인식이 확대되어야 한다.
아울러 바이오매스의 효과적인 활용이 국내 산림자원의 확대 재생산으로 이어지는 만큼 지자체와 산림조합 등의 적극적인 참여가 필요하다. 협회는 20여 개 회원사와 함께 국내 메탄올 신산업 확대를 위해 바이오가스 생산 사업자, 바이오매스 원료 공급사, 메탄올 수요처와의 협업을 위해 노력을 아끼지 않을 방침이다.
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