바이오매스는 재생에너지가 일까? – 영국의 사례

바이오매스는 재생에너지가 일까? – 영국의 사례

 

에너지는 우리 생활에 있어 꼭 필요한 자원이나, 문제는 이러한 에너지 부분에서 배출되는 온실가스가 지구상에 배출되는 온실가스량의 많은 부분을 차지 한다는 점이다. 따라서 온실가스 배출이 없거나 적은 신재생에너지(Renewable Energy)을 개발하기 위해 세계 각국은 끊임없는 노력을 하고 있다. 대표적인 신재생에너지로는 풍력, 태양광, 조력, 수력 발전 같은 것 뿐만 아니라, 유기체의 총량을 의미하는 바이오매스 (Biomass)에너지도 포함되어 있다. 하지만 이런 신재생에너지도 전부 장점만을 가지고 있는 것은 아니며, 사용할 수 있는 환경에 따라 매우 달라지기도 한다. 바람이 불지 않는 곳에 풍력발전을 할 수 없으며, 일조량이 풍부하지 않으면 태양광 발전 또한 의미가 없는 경우도 많기 때문이다.

이번 주제는 신재생에너지 중 하나인 바이오매스에너지에 대한 새로운 시각이다. 사실 신재생에너지 중 우드펠렛이나 우드칩 같은 목질 연료를 이용하는 바이오매스 발전에 대한 부정적인 시각은 오래전부터 존재해 왔다. 기본적으로 바이오매스의 발전은 화석연료를 이용한 발전과 다르지 않다는 주장이다. 이제 우리나라도 바이오매스 발전이 어느 정도 활성화 되어가고 있는 시점에서 이런 주장에 대한 옮고 그름에 대해 판단할 필요가 있을 것으로 보여, 바이오매스 부정론자들의 의견을 제시해 보고자 한다. (이 사례는 영국의 사례로, 영국의 특수성을 감안할 필요가 있다.)

 

 

2015년 기준으로 영국의 전체 발전량의 약 9%가 바이오매스를 통한 발전이었다. 이 수치는 정부가 세운 신재생에너지 목표치에 근접하는 수치이며, 이런 바이오매스를 통한 발전은 전력 생산에 있어서도 깨끗하고, 친환경적인 것이라고 여겨지고 있다.

하지만 Biofuelwatch나 기타 다른 환경단체 그리고 몇몇 과학자들은 이러한 일반적인 인식에 동의 하지 않는다. 그들은 바이오매스 발전은 탄소배출을 줄이거나, 에너지 시스템을 지속 가능하게 유지시켜 주지 않는다고 주장한다. 그들은 바이오매스 발전이 산림파괴와 생물다양성의 손실을 가져옴 으로서 궁극적으로는 석탄과 석유 같은 화석연료를 태우는 것과 전혀 다를 바 없다는 것이다.

하지만 그럼에도 불구하고 바이오매스 발전은 정부로부터 많은 지원을 받고 있다. 2014년 기준으로 영국의 에너지기업들은 대부분 목질계의 바이오매스 발전을 통해 정부로부터 817백만 파운드의 보조금을 지원받았다. 이런 보조금의 지원은 미래에는 더욱 증가될 것이며, 이에 따라 연쇄적인 효과로 바이오매스 발전 설비용량의 증가와 보조금 증가로 이어질 것이 분명하다.

이러 보조금의 결과로 영국의 발전사들은 2014년에서 15년 사이 15백만톤의 목재를 우드펠렛이나 우드칩의 형태로 사용하였다. 반면 영국의 목재생산은 2015년 10.8백만톤에 불과하다. 영국은 세계 제1위의 펠렛 수입국이며, 이는 주로 북미에서 수입된다.

이렇게 영국의 목재수요가 증가함에 따라 바이오매스 발전소의 증설 그리고 보조금의 증가로 이어져 몇 년 사이에 목재사용량은 23백만 톤에 육박할 것으로 예측되고 있다.

이에 따라 환경단체들은 이 같은 바이오매스 발전에 대한 보조금에 대한 강력히 반발하고 있으며, 이런 보조금 정책은 점진적으로 풍력이나 태양광발전 또는 조력 발전 같은 저탄소 재생에너지로 전환 및 에너지수요의 감축 등의 조치가 우선 되어야 한다고 주장한다.

 

기후에의 영향

발전소에서 발전하는 과정을 통한 이산화탄소 발생 측면에서 볼 때 바이오매스를 태우는 것이 화석연료를 태우는 것이 단위 생산전력당 이산화탄소배출량이 더 크다. 이것은 바이오매스 발전이 화석연료 발전보다 효율이 떨어지기 때문에 생기는 현상이다. 이것은 정부간 기후변화 협의체 (IPCC, International Panel on Climate Change)을 통해서도 잘 알려진 사실이다.

하지만 바이오매스 발전을 통한 이산화 탄소의 배출은 정부나 기업체들에게 무시되고 있는데 이는 미래에 자랄 식물들이 바이오매스 발전을 통해 배출된 이산화탄소를 흡수할 것이라는 가정에 기인한 것이데, 여러 가지 과학적 실험에 따르면 이런 가정은 매우 잘못된 것이다.

이는 다음과 같은 이유에서 비롯된다.

• 이산화탄소의 배출시점과 미래의 식물 성장과의 시점 차이
• 다른 산업부산물 및 폐기물을 이용을 위한 집약적인 벌목의 실행에 의한 간접적인 효과
• 집약적인 벌목 및 천연림의 조림지로의 변환을 통해 장기적인 토양 및 식생이 보유한 탄소축적의 감소

이런 바이오매스 에너지의 환경에 대한 부정적인 효과는 우드칩의 보관과정에서 발생하는 메탄가스를 감안하게되면 더 나빠지게 된다.

물론 추가적인 벌목을 통해 바이오매스를 생산하는 것이 최악이지만, 산림 내 부산물을 이용하여 전기를 생산하는 것도 장기적인 관점에서 기후에 부정적인 영향을 주는 것으로 조사되었다.

결과적으로 바이오매스를 통해 발전을 하는 것은 결국 즉시적으로 "탄소부채"를 만들어 내며, 이는 결국 전 지구가 탄소배출을 줄임으로서만 매꿀 수 있다. 우리는 지금 기후변화로 인한 비가역적인 위험으로부터 벗어나기 위해서는 즉각적인 이산화탄소 배출감축을 실행해야 하는 위기상황에 처해있는 상황이다.

우리는 이런 감축노력을 미래로 돌려서는 안 된다. 벌채량을 늘이거나, 단목조림지를 만드는 대신 산림을 보호하고 확장시켜나가야 한다.

 

산림과 생물다양성에의 영향

산림은 인간이 배출하는 이산화탄소의 흡수원으로 흔히 말하는 "Carbon Sinks" 이며, 또한 수 백만 가지 동 식물이 같이 함께 어울어져 서식하는 아주 특별한 생태계이다.

영국의 바이오매스 발전이 이러한 산림을 파괴하고 황폐화 시키고 있다는 명백한 증거가 있다.

영국에서는 대부분의 바이오매스는 우드펠렛의 형태로 공급되고 있다. 미국의 남동부 지역은 이러한 우드펠렛의 생산지이며 수출지이며 그 규모가 매년 늘어나고 있다. 2012년 1.6백만 톤이었던 수출량이 2015년에는 6.1백만 톤으로 늘어났으며 이마저도 계속적으로 증가하고 있다.

환경단체나 관련 과학기술협화의 조사에 따르면 천연림의 벌채 및 바이오매스 생산을 위한 단목조림지의 조성은 미국 남동부의 오래된 습지산림을 심각하게 위협하였다고 한다. 이 지역은 생물다양성의 보고로 알려져 있으며, 많은 희귀 및 멸종위기의 종들이 서식하고 있는 지역이었다. 또한 이 지역의 산림이 물을 정화하고, 홍수를 조절하는 중요한 역할을 하고 있었다.

여기서 생산된 우드펠렛의 대부분의 영국으로 수출되고 있으며, 가장 큰 수요자는 Yorkshire지역에 있는 Drax발전회사이다. 이 회사는 세계에서 가장 큰 바이오매스 발전회사이며 2015년 기준 470백만 파운드의 보조금을 영국정부로부터 수령했다.

이 회사의 2015년 결산자료를 보면 이 회사는 그 해 미국으로부터 3.1백만톤의 우드펠렛을 구매하여 발전을 하였다. 1톤의 우드펠렛을 생산하기 위해서는 2톤의 원목이 필요하다. 따라서 Drax사는 그 해 6.2백만톤의 목재를 미국에서 사들여 태운 것이 된다. 미국의 환경단체에 의하면 North Carolina주의 습지산림지역에서 개벌된 목재들목부터 만들어진 펠렛이 Drax사에 공급되어 졌다고 한다.

한편 목재의 가공과정에서 발생한 목질계 부산물을 이용하여 바이오매스 발전을 하는 것은 환경과 생물다양성 측면에서 부정적인 영향을 주지 않는 잠재적인 바이오매스 원료 공급원으로 고려됐다. 하지만 미국 농부성의 2012년 자료에 의하면 매년 생산되는 59.3백만 톤의 목질계 부산물들 중 단 1%만이 사용되지 않았으며, 따라서 펠렛용으로 사용가능 한 것은 이 1%에 지나지 않는다는 것이다. 따라서 목재 가공과정에서 발생하는 부산물이나 폐기물을 이용하여 바이오매스 발전을 한다는 것은 효용성이 매우 떨어지는 일이다.

더욱이 현재 가동중이거나 미래에 가동예정중인 바이오매스 발전소들은 이러한 부산물이나 폐기물을 기술적인 이유에서도 사용할 수 없다, 이런 부산물들은 수피를 많이 함유하고 있어 보일러에 피해를 줄 수 있기 때문이다.

국제생물다양성협약이나 나고야의정서에서도 생물다양성에 악영향을 주는 어떠한 보조금도 줄이거나 없애야 한다고 규정되어 있으며, 따라서 영국정부도 이러한 이유로 바이오매스 발전에 대한 보조금지원을 중단하여야 한다.

 

공기질에의 영향

바이오매스를 이용한 발전은 또 다른 단점의 하나는 공기질과 인간의 건강에 부정적인 영향을 미친다는 점이다. 바이오매스 발전소는 질산화물과 이산화황, 일산화탄소와 미세먼지를 비롯한 여러 오염물질들을 배출한다. 사실상 바이오매스 발전은 화석연료 발전소와 비슷한 종류와 양의 오염물질을 배출하고 있다. 이는 오염물질에 따라 다른데, 일반적으로 휘발성유기화합물과 미세먼지는 더 발생하는 반면, 이산화황이나 수은의 배출치는 더 적게 나타난다.

대기오염의 부정적 영향은 이미 널리 알려져 있는 사실이다. 영국에서만 매년 40,000명이 대기오염으로 인한 심장마니, 암 그리고 호흡기 관련질환으로 사망한다는 연구결과도 나와있다.

국제보건기구 WHO는 대기오염물질이 인체의 건강에 미치는 여러가지 효과에 대해 조사를 하였으며, 이에 따르면 바이오매스 발전을 통해 발생한 오염물질 들이 어린이 천식, 기관지염, 폐질환, 심혈관계 질환, 암 그리고 여러가지 발달장애 등의 건강문제와 관련이 되있는 것을 발견하였다.

또한 바이오매스 발전을 통해서는 아주 작은 크기의 미세먼지가 배출되는데, 이런 초미세먼지는 폐ㅇ를 그대로 통과할 수 있어 아주 소량으로도 건강에 매우 해로운 영향을 미칠 수 있다. 다오옥신이나 푸란 같은 잔료성 고독성 오염물질은 중금속이 집적된 목재에 발생되기도 한다. 이는 보통 목재폐기물에서 나오기도 하지만, 일반 나무를 태태울 때 발생한다.

일례로 2012년 스코틀랜드에 있는 34MW의 단일 바이오매스 발전소에서 배출돈 오염물은 359.05톤의 산화질소화합물과 2.307톤의 미세먼지가 있었다. 이런 산화질소화합물의 배출량은 853,700대의 디젤차량의 배출량과 비슷한 수치이며, 2,000대의 디젤차량이 내뿜는 미세먼지량과 비슷한 수준이다.

 

지속 가능성

2015년 영국정부는 바이오매스 발전에 대한 지속가능성 기준을 공표하였다. 하지만 많은 환경단체들은 이 기준이 과학적인 측면에서 매우 불충분하다고 생각하였다.

현재 영국정부의 기준은 두 가지로 나누어져 있는데 하나는 온실가스 기준(greenhouse gas criteria)과 토지기준(land criteria)로 구분된다.

하지만 영국정부의 이 기준은 매우 많은 흠결이 있다. 현재의 온실가준 기준에 따르면 바이오매스 발전을 통해 생산된 전기는 200 kg CO2e/MWh 이하의 탄소집적도를 가지고 있는 조건하에서 신재생에너지 의무비율(Renewables Obligation (RO))을 충족시킬 수 있다.

우선 이것은 다른 신재생에너지에 비해 너무 높은 수치이다. (일례로 풍력의 경우는 4-31 kg CO2e/MWh 이다.). 두 번째로는 여기에서 측정되는 탄소집적도는 오직 벌채와 가공으로 운송에서 발생하는 탄소만을 측정하며, 위에서 언급한 다른 발생에 대해서는 무시하고 있다. 즉 산림구조의 변화 및 산림벌채로 인한 부정적인 측면에 대해서는 감안하지 않고 있는 것이다.

결과적으로 200 kg CO2e/MWh가 넘는 탄소집적도를 가졌거나 화석연료보다 더 높은 탄소집적도를 가진 경우도 저탄소라는 미명하에 보조금을 받고 있는게 현실이다.

바이오매스에 대한 토지의 판단기준은 온실가스 기준보다 더욱 약하다. 보조금을 받기 위해서는 발전소에서 70%만 지속가능한 산림경여을 통한 목재를 사용하면 된다. 그런데 이런 지속가능성에 대한 판단기준이 수치를 명확하게 나타날 수 없는 "수자원, 토양 및 생물다양성의 보호", "중요생태계의 보호"같은 모호한 개념으로 구성되어 있다. 또한 펠렛 공급자들은 이런 판단기순에 부합한 다는 것을 자기 스스로 판단하는 것이 허용되어 있는 – 외부기관에 의한 평가나 검증이 필요하지 않다는 것 또한 큰 문제인 것이다.

하지만 이런 기준들이 근본적인 바이오매스의 문제점을 해결해 주지도 못한다. 화목에 대한 수요는 매우 높다. 바이오매스 발전으로 화석연료를 이용한 화력발전을 대체하는 데에는 한계가 있다. 따라서 영국정부는 바이오매스에 대한 보조금을 줄이고, 바이어매스 발전에 대한 최대한도를 엄격히 정하여 실행하여야 할 것이다.

 

바이오매스 발전에 대한 대안

최근에 여러 과학적인 조사와 연구에 따르면, 2020년 정도에는 풍력이나 태양광 발전에 소요되는 비용이 화석연료에서 바이오매스 발전으로 전환하기 위한 비용과 거의 비슷하거나 낮게 할 수 있는 기술들이 개발될 것이라고 하며, 2025년에서는 이러한 격차는 더욱 벌어질 것으로 예상된다고 한다. (실제로 이 연구에서는 바이오매스에 대해서 실제적인 연구를 하지는 않았지만, 현재 지급되고 있는 보조금의 정도로 예측할 때 충분히 가능한 수치이다.)

더욱이 풍력이나 태양광발전을 위해 필요한 자본금은 시간에 따라 감소하는 경향이 있는 반면, 바이오매스의 연소기술은 이미 충분히 성숙한 기술이기 때문에 이런 자본금 감소 경향이 거의 발생하지 않는다. 또한 바이오매스는 대부분 수입에 의존하기 때문에 환율의 영향을 받는 경향이 있다.

바이오매스 부분에 보조금을 중단하고, 그 보조금을 풍력이나 태양광발전 및 에너지 효율을 증대시키는 곳에 사용하는 것이 에너지 분야에서 탄소배출을 줄이는데에 더 효과가 있을 것이다. 신규 풍력발전과 태양과 발전소를 건립하고, 지역단위의 소규모 발전 프로젝트를 실행하며, 가정의 에너지 효율을 높이는 노력을 하는 것이 화석연료나 바이오매스 발전에 대한 가능한 대안이 될 것이다.

 

현재의 상황

2015년 영국정부는 여러가지 대안의 에너지 체계를 수립하는 대신, 저탄소 기술에 대한 지원을 상당한 부분 끊어 버렸다.

이런 감액에는 다음과 같은 것들이 포함되 있다.

• 2016년 4월부터 새로운 태양광 및 내륙 풍력발전에 대한 신재생에너지의무비율 (renewables obligation (RO)) 지원사업 폐지
• 5 MW 이하의 소규모 프로젝트에 적용되던 관세환급조치(Feed-in-Tarriff (FiT))을 65%까지 감소 – 이는 소규모 지역단위 태양광발전에 큰 영향을 줄 것이다.
• 2015년부터 2019년 까지 100백만 파운드 이하의 새로운 태양광 발전 프로젝트 제한 - 3년간 100만 파운드가 큰 금액처럼 보이지만, 바이오매스에 지원되는 보조금인 817백만 파운드나 북해 유전에 지원된 금액에 비해서는 극히 작은 금액이다.

이런 결과로 지금 현재 발생하고 있는 상황은 다음과 같다.

• 태양광에 대한 보조금의 감축으로 태양광 관련 연구기관에 종사하는 약 12,500개의 일자리 감소
• 정부의 통계에 따르면 93%의 신규 태양광 건설 감축
• 정부는 신재에생 에너지 설치의 전망치를 낮추었으며, 이에 따라 2020년 신재생에너지 전망치 달성이 어려워 질 듯 함.
• 이런 감축에 따라 1.6백만 이산화탄소톤의 배출이 증가할 것으로 예측됨

문제는 이러한 감축이 국가적인 배출감축의 필요 및 지역단위의 소규모 신재생에너지발전 프로젝트가 필요함에도 불구하고 실행되었다는 점이다. 지역사회 규모의 발전을 지역내에 투자를 유치하여 지역경제를 살리는데 좋은 영향을 미치고 있다. 더욱이 위에서 언급하였듯이, 풍력과 태양광 발전에 필요한 자금은 계속해서 줄어들고 있다는 점이다.

우리는 오래되고 비효율적이며, 오염을 발전시키는 기술인 석유나 석탄 가스 그리고 바이오매스 발전과 같은 시스템에서 탄소배출이 적은 기술로 이전해 나가야 하는 시점에 있다. 따라서 우리는 저탄소 신재생에너지에 투자를 늘려나가야 한다. 하지만 그렇기 위해서는 에너지시스템의 변화를 위한 전체적인 계획과 에너지 수요 감축을 위한 노력 그리고 배전망과 전기저장장치와 같은 저탄소 녹색사회간접자본(low carbon infrastructure)에 대한 많은 투자들이 필요한 상황이다. 물론 이에 대한 연구와 지원 역시 절실한 상황이다. 또한 국가의 에너지시스템은 국민들을 위해 개발 개선되어야 한다. 국민들이 따뜻한 주택에서 거주하며, 일관된 교통체계와 께끗한 공기속에서 살아갈 수 있게 하여야 한다.

 

http://www.biofuelwatch.org.uk/end-biomass-subsidies/