폐기물과 매립가스의 에너지화

수도권매립지는 1992년 서울의 난지도 매립장 종료 이후 수도권 지역(서울, 인천, 경기도)에서 발생하는 폐기물을 안정적으로 처리하기 위해 조성된 세계 최대규모 매립지이다. 부지면적이 약1,979만㎥(약 600만평)인 매립지는 인천에 위치하고 있으며, 수도권의 약 2,500만명이 배출하는 약 9,500톤/1일의 쓰레기가 이곳에 매립되고 있다. 이 대규모 매립지를 관리하고 있는 수도권매립지관리공사(SL공사)는 폐기물의 안정적 처리에만 안주하지 않고 폐자원의 에너지화 시설 확충 등을 통해 자원순환사회 실현에 앞장서고 있다. 폐기물의 매립으로 발생하는 매립가스를 대기로 방출하지 않고 대부분 포집하여 발전시설의 연료로 활용함으로써 온실가스를 감축할 뿐만 아니라, CDM 사업을 통해 탄소배출권을 획득하여 경제적 부가가치를 창출했다. 또한, 음식물류 폐기물 처리과정에서 발생하는 바이오가스를 연료로 활용하여 화석연료 사용을 대체하고 있다.

폐기물 자원화

수도권매립지는 세계적으로 보기 드문 광역 매립장으로, 1990년에 해안 간척으로 부지가 조성된 이후 대한민국 인구의 약 40%가 거주하는 수도권의 가정, 건설 현장 및 사업장에서 발생하는 일일 20,000톤의 폐기물을 첨단의 폐기물 관리 기술들을 적용하여 처리하고 있다. 특히, 폐자원의 재활용 및 에너지화를 통한 자원순환에 힘쓰고 있다. 대표적인 예로, 처리가 까다로운 음식물폐수와 하수슬러지에서 생산한 고품질 바이오가스를 발전소 및 차량의 연료와 온실의 열원으로 활용하는 등 폐기물 처리과정에서 발생하는 메탄가스를 매립지 내 시설에 필요한 연료 및 발전 등에 활용함으로써 연간 84억원 상당의 화석연료 수입 대체 효과를 얻고 있다.

 

음폐수 바이오가스화

서울특별시, 인천광역시 및 경기도에서 발생하는 음식물폐수(음폐수)가 반입되면, 혐기성소화[1] 설비를 거쳐 CH4(약 60%)와 CO2(약 40%)로 분해되며, 이때 생성된 CH4(메탄가스)가 열원으로 활용된다. 액화천연가스(LNG) 대체 및 전력 생산으로 활용이 가능하며, 고함량(95%)으로 정제할 경우 CNG(천연가스)와 혼합하여 자동차 연료로도 활용이 가능하다. 2016년 5월부터는 수도권매립지 내 하수슬러지 자원화시설의 건조열원으로 기존의 사용하던 LNG 연료 대신 음식물폐수 바이오가스화 시설을 통해 생산되는 메탄가스를 사용하고 있다. 이와 같은 LNG 대체 효과만으로 연간 이산화탄소 약 5만 3000 CO2톤을 감축하고 있다.

아울러, 매립지의 침출수 처리장에서 침출수 및 음폐수 처리를 통해 바이오가스를 생산하고 있으며, 생산된 가스는 수도권매립지관리공사 내 난방과 발전시설에 활용하고 있으며, 일부를 메탄가스로 정제하여 일일 약 200여대 분의 시내버스와 청소차량 연료로 사용하고 있다.

 

▲ 바이오가스화 공정 및 에너지 전환 개념도

 

매립가스 자원화

매립가스에 50% 이상 함유되어 있는 메탄(CH4)은 지구온난화지수가 온실효과의 주범으로 알려진 이산화탄소(CO2)의 21배에 이르는 온실가스이다. SL공사는 매립지 악취의 주원인인 매립가스를 공기 중으로 흘려 보내지 않고 포집하여 “50MW 매립가스발전소”를 통해 전력 생산에 활용하여 화석연료를 대체하고 있다. 폐기물에서 매립가스가 생성, 포집되고 발전에 사용되는 과정은 다음과 같다. 반입된 폐기물이 매립장에 매립되면 폐기물 내 유기물이 분해되면서 메탄농도 약 45~50%의 매립가스가 생성된다. 포집된 매립가스는 발전연료로 활용하기 위한 전처리 과정을 거친다. 그 후 매립가스를 연소하여 증기를 생산하며, 이를 이용하여 증기터빈을 돌려 전력을 생산한다.

2007년 3월부터 운영되고 있는 “50MW 매립가스발전소”는 약 10만가구가 사용할 수 있는 전력을 생산하고 있으며, 이를 통해 연간 약 353억원[2]의 전력판매 수익을 창출하고 있다. 매립가스 자원화를 통한 전력 생산은 이러한 경제적 효과 외에도, 온실가스 감축, 매립가스로 인한 악취의 원천적 제거를 통한 쾌적한 환경 조성 등의 성과를 불러왔다. 특히 온실가스 저감의 경우, 메탄을 연소시킴으로써 얻는 감축 효과에 더하여 매립가스를 연료로 활용한 재생에너지 생산을 통한 화석연료 대체로 인한 효과까지 볼 수 있다.

 

 

▲ 50MW 매립가스 발전소 전경

 

매립가스 자원화를 통한 탄소배출권 획득

SL공사는 2007년 4월 매립가스 자원화(발전)을 매립가스 활용분야로는 국내 최초로 유엔기후변화협약(UNFCCC) 청정개발체제(CDM) 사업으로 등록하였다. UNFCCC가 승인한 CDM 사업중 폐기물 분야에서는 최대규모로, 2017년까지 총 8,172,384 CO2톤의 탄소배출권(CERs)을 발급받았으며, 2018년 12월 예정 추가발급량(650,000 CO2톤)을 감안하면 사업기간 10년간 연간 90만 CO2톤 상당의 배출권을 확보한 것으로 파악된다. 이는 30년 산 소나무 약 13억 그루를 심는 것과 같은 효과라고 한다. 발급받은 탄소배출권은 국내‧외 탄소시장에서 거래하고 있으며, 현재까지 배출권의 절반을 판매해 463억원의 수익을 얻었다. 2016년부터는 탄소배출권 거래수익금을 온실가스 감축사업에 재투자하고 있다. 이는 온실가스 감축사업을 통해 창출한 수익을 신규 온실가스 감축사업에 재투자하여 추가적인 온실가스 감축효과를 창출하려는 SL공사의 탄소중립경영의 일환이다.

 

 

[1] 산소가 없는 상태에서 진행되는 생물학적 처리공정

[2] 2007년 3월부터 2016년 12월까지 전력 판매금액(3,530억원)의 연 평균

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