초록 ▼

3. 연구결과 및 정책제언
분석 과정에서 도출된 우리나라 바이오가스 생산 시설에 대해 환경성을 제고하기 위한 시사점과 LCA 분석을 위한 인프라, 그리고 지속가능성 기준과 관련된 시사점은 아래와 같다.
첫째, 바이오가스 시설들의 환경성을 높이기 위해서는 먼저 제조 단계에서의 에너지 효율 개선에 중점을 둘 필요가 있다. 분석 대상 바이오가스 시설들의 경우, 제조 前단계, 제조단계, 배출단계의 3단계 중 제조단계에서 배출되는 온실가스가 전체의 92%로 가장 높다. 이러한 공정들에 대한 에너지효율향상을 위한 투자를 통해 환경부

3. 연구결과 및 정책제언
분석 과정에서 도출된 우리나라 바이오가스 생산 시설에 대해 환경성을 제고하기 위한 시사점과 LCA 분석을 위한 인프라, 그리고 지속가능성 기준과 관련된 시사점은 아래와 같다.
첫째, 바이오가스 시설들의 환경성을 높이기 위해서는 먼저 제조 단계에서의 에너지 효율 개선에 중점을 둘 필요가 있다. 분석 대상 바이오가스 시설들의 경우, 제조 前단계, 제조단계, 배출단계의 3단계 중 제조단계에서 배출되는 온실가스가 전체의 92%로 가장 높다. 이러한 공정들에 대한 에너지효율향상을 위한 투자를 통해 환경부하를 줄여야 하며, 또한 국가적 및 기업적 수준에서 에너지효율향상과 관련된 기술 R&D에 투자가 집중되어야 할 것이다.
둘째, 신규 바이오가스 시설들은 가급적이면 독립적으로 운영되는 시설로 고려할 필요가 있다. 분석 대상 설비들의 비교 결과, 폐기물 처리시설과 연계되어 운영되는 시설보다는 독립적으로 운영되는 시설들의 온실가스 배출량이 적게 나타나는 경향이 있었다. 기존 시설에 대해서는 적어도 계량기의 별도 설치 등을 통해 폐기물처리시설과 바이오가스시설 간 경계를 명확히 하여 각 시설별로 효율적인 운영과 데이터 관리가 이루어질 수 있도록 할 필요가 있다.
셋째, 신규 바이오가스 시설의 경우, 원료물질과 소화공정 후 발생하는 폐기물을 동시에 처리하는 시설에 인접한 장소를 선택함으로써 환경부하를 경감할 수 있다. 두 개의 폐기물처리시설이 떨어져 있을 경우는 배출단계에서 발생하는 폐기물의 처리를 위한 시설보다는 원료물질이 발생되는 폐기물처리시설, 또는 집하장과 근접한 장소를 입지로 선택함으로써 환경부하를 경감할 수 있다. 제조단계의 배출량이 비슷할 경우 시설 간 총 배출량의 차이는 제조 前단계의 원료물질 수송에서 주로 유발되는 것을 알 수 있었다. 전처리공정 및 소화공정에서 폐기물의 감량화가 이루어져 배출단계에서 수송할 폐기물의 양이 원료물질의 양보다 적어진다.
넷째, 유기물의 함량이 낮은 원료물질을 주로 투입하는 시설들은 유기물의 함량이 높은 원료물질들과 병합처리함으로써 환경부하를 경감할 수 있다. 통계적으로 유의함을 밝힐 수는 없었지만, 유기성물질이 많이 함유된 원료물질을 투입하는 그룹의 생산 효율성이 그렇지 않은 그룹보다 높은 경향을 보였다. 하지만 소화공정 후에 발생하는 방류수의 수질 기준을 맞추기 어렵다는 이유로 병합처리가 확대되지 못하고 있다. 또한 음식물쓰레기, 축산분뇨 등 폐기물 종류별로 관리하는 부처 및 체계가 나뉘어져 있는 점도 병합처리를 어렵게 하고 있다.
다섯째, 잉여가스의 단순 소각을 최소화하고 자원화 비율을 높여서 기존 시설들의 이용 효율을 제고할 필요가 있다. 6개 대상시설 중 4개의 시설에서 잉여가스를 소각하고 있으며, 생산된 바이오가스의 약 11%를 소각하는 시설도 있다. 또한 우리나라 바이오가스 시설들이 생산하는 바이오가스 중 약 21%가 단순처리되고 있으며, 그중에서도 가축분뇨와 음폐수 시설들의 미이용 비율이 각각 88%와 51%로 높게 나타났다. 정부의 지원이나 설치 의무화를 통해 바이오가스의 저장 시설을 설치하도록 유도함으로써 단순 소각을 줄이고, 설비의 효율을 향상시킬 수 있다. 요즘 도입이 논의되고 있는 RHO 등 시장창출제도는 시장기능을 통해 자원화 효율을 향상시킬 수 있는 또 다른 방법이 될 수 있다.
여섯째, 바이오가스 시설의 전 과정에서 공정별 또는 설비별로 계측시스템을 설치하여 자료 및 데이터가 관리될 수 있도록 하여야 한다. 본 연구에서 여섯 개의 대상 시설 중 한 개는 연계되어 있는 전체 폐기물처리시설 규모에서 바이오가스 생산시설이 차지하는 비중이 극히 일부에 지나지 않아 별도로 자료가 관리되지 않고 있었으며, 이 때문에 할당을 위한 근거조차 확보하기가 어려워 전 과정 온실가스 배출량 산정에 제약이 있었다. 향후 바이오가스 생산 시설의 지속가능성 평가의 근간이 되는 경제성 및 환경성 평가를 위해서는 설비별 계측 시스템의 설치가 필수적이라고 할 수 있겠다.
마지막으로, 국가적인 차원에서 바이오에너지 분야 LCA 분석을 위한 인프라를 확충해야 한다. 국가 LCI 데이터베이스정보망에서 열부문과 수송 부문에서 신재생에너지가 대체하는 화석연료에 대하여 정의(단일 종류 또는 일종의 바스켓)하고, 그 정의에 따라 배출계수를 산정하여 수록할 필요가 있다. 열 부문과 수송 부문은 대체하는 화석연료가 다수이며 각각의 배출계수들에 차이가 있기 때문에 어떤 에너지원을 비교 대상으로 삼느냐에 따라서 감축효과가 크게 달라질 수 있다. 이 때문에 사전에 합리적인 근거로 대체 화석연료에 대해 정의하고 이에 따라 산출된 배출계수를 국가 LCI 데이터베이스정보망에 수록하여 활용 가능토록 할 필요가 있다.
또한, 특정 정책별로 대상 신재생에너지원들의 특성에 적합한 LCA 방법의 지침 마련이 필요할 것으로 보인다. EU RED는 온실가스 감축효과를 실질적 감축효과, 전형적 감축효과 그리고 디폴트 감축효과로 구분하여 구체적으로 각각에 대한 산정 방법 또는 산정치를 마련하여 지침에 포함하였다. 우리나라도 이미 환경성과평가를 위한 국가적 지침은 마련되어 있지만, EU RED에서 검토한 바와 같이 특정 정책에는 그 특성에 적합하게 설계된 방법론의 설계가 필요하다.

Abstract ▼

2. Research Results
Biogas refers to a gas mixture comprised primarily of methane (CH4) produced by breakdown of organic matter by microorganism in the absence of oxygen (under anaerobic condition).
As of the end of 2010, the number of biogas plants which have been installed and in operation r

2. Research Results
Biogas refers to a gas mixture comprised primarily of methane (CH4) produced by breakdown of organic matter by microorganism in the absence of oxygen (under anaerobic condition).
As of the end of 2010, the number of biogas plants which have been installed and in operation reached 50 in Korea, with 2 newly installed, 3 halted operation, 2 converted into combined treatment facilities, and 2 added to existing facilities. Total number increased by one plant compared to 2009. 40 plants out of the 50 in operation were installed before 2007.
In the same year, the total biogas production came to 157,074,000m³, a 12.4% increase from the previous year, with sewage sludge accounting for 45% of the total production, followed by combined treatment with around 43.7%, food waste facility 7.0%, food waste leachate facility 4.2%, and animal manure facility 0.3%, each displaying a considerable difference in output depending on the method of production.
This research defined the goal and scope of the LCA for the six biogas plants, followed by compilation of information and Life Cycle Inventory Analysis, and the calculation of GHG emissions throughout the whole life cycle. In addition, GHG emissions of fossil fuels, which are replaced by biogas, in heat, electricity generation, and transport sectors were calculated to be compared against those of the biogas to measure the emission reduction effects.
With regard to the heat sector, total GHG emissions of LNG, bunker-C oil and bituminous coal used for industrial boilers were
calculated for comparison, which showed that the biogas in Korea displayed 90%~94% of emission reduction rate.
Concerning the electricity generation sector, the GHG emissions generated through electricity production were calculated, using the national Life Cycle Inventory Data Base, for comparison, which proved that the emission reduction rate reached between 76% and 86% by plant.
With respect to the transport sector, the GHG emissions of LNG, LPG, diesel, and gasoline were calculated for comparison; the biogas showed 83%~95% of emission reduction rate when compared against the LNG, and 75%~95% against other fossil fuels.
The usage stage showed far more drastic emission reduction effect than the production stage, which is deemed to reflect the advantage of carbon-neutral nature of biogas. As a result, in all sectors of heat, power generation, and transport, Korea is assessed to fulfill the threshold value of 35% of green house gas savings as compared to fossil fuels directed by the EU Sustainability Criteria (a 50% threshold from 2017 on, and a 60% from 2018).
According to the Renewable Energy Directive of EU, all CNG-types of biogas showed total 73% of savings rate, with biofuel generated from dry manure recording the highest rate of 86%.
In comparison, Korea displayed relatively high savings rate in the transport sector. However, direct comparison with the EU is deemed irrelevant due to differences in system boundaries and GHG emission of comparable fossil fuels.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 참여연구진 ... 3
• 요 약 ... 5
• ABSTRACT ... 15
• 제목 차례 ... 23
• 표 차례 ... 25
• 그림 차례 ... 28
• 제1장 서 론 ... 29
• 제2장 바이오가스 기술 및 설비 현황 ... 35
• 1. 바이오가스 개요 ... 35
• 2. 바이오가스 기술 현황 ... 37
• 3. 국내․외 바이오가스 설비 현황 ... 44
• 제3장 지속가능성 기준 ... 51
• 1. 지속가능성의 정의 ... 51
• 2. 주요국 지속가능성 기준 도입 현황 ... 53
• 3. EU의 지속가능성 기준 ... 57
• 제4장 LCA 방법론 고찰 및 모형설정 ... 65
• 1. LCA 개요 ... 65
• 2. 선행연구 현황 ... 70
• 3. 바이오가스 LCA를 위한 모형 설정 ... 74
• 제5장 전과정 온실가스 배출량 산정 ... 83
• 1. 분석 대상 바이오가스 설비 개요 ... 83
• 2. 기능단위 및 할당 방법 ... 87
• 3. 가정 및 제한 사항 ... 89
• 4. 투입․배출 데이터 ... 92
• 5. 시설별 온실가스 배출량 ... 101
• 제6장 결과 해석 및 지속가능성 평가 ... 109
• 1. 바이오가스 생산시설별 환경성 평가 ... 109
• 2. 바이오가스 설비의 지구온난화 분야 지속가능성 평가 ... 118
• 제7장 결론 및 시사점 ... 131
• 참고문헌 ... 139
• 부록1: 우리나라의 바이오가스 생산시설 ... 143
• 부록2: 에너지원별 발열량 및 온실가스 배출계수 ... 146
• 끝페이지 ... 153