특집 Ⅰ. 통합물관리 시대, 탄소중립 실현방안
“에너지 자립 위한 수열에너지 활성화 필요”
수열, 물이 가진 순환적 특성상 활용가능성 높아…개념·적용범위 확장 필요
탄소중립, 산업 전 분야 공동 노력 수반…‘십시일반’ 자세로 모든 주체 동참해야
Part 04. [전문가토론] 탄소중립과 상하수도에 대하여
㈔국회물포럼이 지난 6월 24일 서울대학교 건설환경종합연구소에서 ‘통합물관리 시대 탄소중립 어떻게 해야하나’라는 주제로 개최한 국회물포럼 제14차 대토론회에서는 한무영 서울대학교 건설환경공학부 교수(국회물포럼 부회장)의 사회로 전문가토론이 진행됐다.
이날 토론에는 구자용 대한상하수도학회장(서울시립대 교수), 김익재 한국환경정책·평가연구원 물국토연구본부장(선임연구위원), 문승현 한국에너지기술연구원 Non-CO₂ 온실가스 저감기술 개발사업단장, 유영권 한국환경공단 하수도처장, 최등호 K-water 녹색전환추진단장이 패널로 참석해 의견을 나눴다. 토론 내용을 정리했다.
토 론 자
•한무영 서울대 건설환경공학부 교수(국회물포럼 부회장)(좌장)
•구자용 대한상하수도학회장(서울시립대 교수)
•김익재 한국환경정책·평가연구원 물국토연구본부장(선임연구위원)
•문승현 한국에너지기술연구원 Non-CO₂ 온실가스 저감기술 개발사업단장
•유영권 한국환경공단 하수도처장
•최등호 K-water 녹색전환추진단장
“새로운 방법보다 절약이 무엇보다 중요”
서울대 건설환경공학부 교수
(국회물포럼 부회장)
오늘 토론에는 물 전문가뿐 아니라 에너지 분야 전문가도 참석하셔서 물 분야 탄소중립을 논의하기에 상당히 바람직한 패널 구성이라고 생각한다. 발언은 구자용 대한상하수도학회장, 김익재 한국환경정책·평가연구원 물국토연구본부장, 문승현 한국에너지기술연구원 Non-CO₂ 온실가스 저감기술 개발사업단장, 유영권 한국환경공단 하수도처장, 최등호 K-water 녹색전환추진단장 순으로 부탁드린다.
“탄소중립 동기부여·국민 공감대 형성”
대한상하수도학회장
(서울시립대 교수)
‘실행촉구문(Call for Action)’은 △기후위기 대응을 위한 국가적 플랫폼 구축 △지속가능한 스마트 기술 기반의 물관리 필요성 △동등한 참여와 책임감을 바탕으로 한 거버넌스 강화 △탄소중립을 위한 물관리 파이낸싱 증대 등으로 요약된다. 이들 내용은 2050년 물 분야 탄소중립 달성을 위한 방안의 핵심 내용이 될 것으로 판단된다.
앞서 세 명의 물 분야 전문가가 상하수도 분야 탄소중립(Net-Zero) 실현을 위해 제시한 정책·기술 제안은 매우 시의적절한 발제라고 생각한다. 각론에 대한 논의는 추후 보완 연구 또는 조사 후 논의가 필요할 것이기에 우선 총론적 측면에서 실천을 위한 전략적 5단계의 내용을 살피고자 한다.
첫 번째는 ‘탄소중립을 위한 저탄소 행동 동기 부여 및 국민 공감대 형성’이다. 이 단계는 앞으로 진행될 행동의 기초가 될 목표와 요인을 확인하는 단계이며, 수도사업자가 탄소중립을 추구하는 이유를 상하수도 시설 운영자가 이해하기 시작하는 단계이다. 이러한 이해는 다른 관점에서 현재 문제를 살펴봄으로써 행동의 변화를 이끌어낼 수 있는, 기회와 목표를 연결하는 중요한 역할을 한다.
“지속적인 모니터링 구축·운영이 중요”
두 번째 단계는 ‘상하수도 분야 탄소배출량 자료를 이용한 시스템 평가’다. 도시의 ‘물’은 상호 연결되어 있는 자원이기 때문에 상하수도 서비스에 대한 전체적인 접근방식을 사용해 탄소배출 수준과 물·에너지의 비효율성을 분석·평가 및 시각화하는 것이 중요하다.
세 번째는 ‘기회식별’로서 온실가스 배출을 줄일 수 있는 기회를 포착하는 동시에 목표달성을 위해 행동하는 가장 좋은 위치를 식별하는 단계이다. 탄소저감을 위해 상하수도시설이 각 단계 공정별 탄소배출에 영향을 미치는 요인을 파악하고 상황을 개선할 수 있는 로드맵 과정이라고 할 수 있다.
네 번째는 탄소중립 달성을 위해 수립된 계획을 실행하는 ‘조치시행’ 단계다. 상하수도사업자의 온실가스 배출 감소 조치를 지원하는 데 필요한 실행가능성을 식별하는 동시에 장기적 프로젝트 개발주기에 대한 전략적 접근을 모색하는 단계다. 기술적 조치 이행을 위한 명확한 비전, 용량, 자금조달 능력 및 이해관계자 참여를 통한 환경 개선 노력이 필요하다.
마지막으로 다섯 번째 단계는 지속적이고 연속적인 ‘모니터링 시스템의 구축과 운영’이다. 모니터링은 온실가스 배출량 감소를 검증하고 측정하는 데 사용되며 효과증명을 통해 기업의 추가 투자를 유도할 수 있는 중요한 단계다. 지속적인 상하수도시설 모니터링은 온실가스 배출 감소에 따른 효용과 장기적 전망을 파악하고 물산업 분야 기술개발에 도움을 줄 수 있다. 모니터링 운영은 국가적 차원에서 이뤄져야 막대한 국가 예산 투입 대비 효율성을 확보할 수 있다.
“시민과 산업계 인식전환·참여 필요”
한국환경정책·평가연구원 물국토연구본부장(선임연구위원)
두 번째 발표에서 하수관거 유래 온실가스(CH₄) 배출에 대한 연구결과는 신선했다. 전국에 설치된 약 16만㎞의 하수관망에서 온실가스 배출량을 산정하거나 또한 적정 처리를 통해 흡수량 혹은 저감원으로서 하수관망 및 악취관리가 앞으로의 과제라고 생각한다. 하수관망관리는 기후변화 대응 측면에서도 중요한 자산이다.
상수도 분야 탄소중립이 에너지 효율적인 용수 생산과 건축물 내 물절약·물재이용이라면, 하수도 분야 탄소중립은 에너지 효율 공정을 비롯해 상수도 분야보다 더 다양한 정책옵션이 있다고 판단된다. 하수재이용, 하수열, 슬러지, 음식물폐기물, 가축분뇨 등을 활용하는 방안에 대한 고민이 필요하다.
세 번째 발표주제인 수열은 물이 가진 순환적 특성 상 활용가능성이 높다. 특히 건축물이나 닫힌 시스템의 열을 냉각하거나 유지하는 데에는 기체 상태보다 액체 상태인 물이 효율도 좋고 안전하다. 다만 규모가 큰 건축물이나 열린 시스템의 열을 냉각하려면 상당량의 수량(水量)이 필요하므로 지역적 수량·수원 확보가 큰 숙제가 될 것이다.
“「물관리기본법」에 ‘탄소중립’ 개념 삽입”
몇 가지 정책제언을 하자면, 우선 「수도법」에 명시된 공업용수를 산업용수로 용어를 개정하는 검토를 제안한다. 공업용수는 1992년 「수도법」 개정에 따라 도입된 개념으로 법적용어로서 적용·관리되고 있다. 그러나 공업용수 개념 자체가 산업단지, 공업단지, 철강과 같은 큰 사업뿐만 아니라 식품공업과 같이 물을 많이 사용하는 다양한 산업계 틀에 적용되고 있기 때문에 범용적으로 적용될 수 있도록 산업용수 개념으로서 관리될 필요가 있다.
실제로 환경부는 1981년부터 통계청 승인 통계로 발간해 온 ‘공장폐수의 발생과 처리’ 통계를 지난 2015년부터 ‘산업폐수 발생과 처리’로 개정했다. 이러한 개념용어 전환은 최근 용수를 취급하는 산업계 전반의 탄소중립 선언 및 환경부의 녹색산업 분류체계(green taxonomy) 마련과도 맞물린 시의적절한 변화다.
두 번째로 상하수도 분야 에너지 통계자료의 통합 개정 혹은 신설 검토를 제안한다. 현행 상하수도 통계는 취수시설, 정수시설, 펌프 등 가동시설의 연간 전력사용량을 입력하도록 되어 있는데, 결국 상하수도 탄소중립의 성과는 국민이 체감할 수 있는 통계로써 지지를 받아야 한다. 이 정도 수준에 도달하면 물 분야 에너지 전환과 탄소 흡수량은 ‘물 정보화’의 한 축으로서 물계정(water accounting)과 같은 새로운 제도 도입과 유기적으로 연계 가능할 것이다.
끝으로 「물관리기본법」에 ‘탄소중립’ 개념을 삽입해 개정하는 검토를 제안한다. 「물관리기본법」 12개 기본원칙 중 ‘기후변화 대응’ 내용이 담긴 제18조를 개정한다면 물관리 분야 탄소중립의 정책적 함의성을 향상시킬 수 있다. 또한 물관리 시설물의 탄소중립 관련 내용을 「물관리기본법」 개정과 병행 검토하는 노력이 요구된다.
“물 분야 비이산화탄소 억제·저감 필요”
한국에너지기술연구원
Non-CO₂ 온실가스 저감기술 개발사업단장
‘2019년 국가 온실가스 인벤토리 보고서’에 따르면 2017년 배출량을 기준으로 메탄은 가축분뇨처리장에서 130만 톤CO₂eq/년, 하·폐수 처리과정에서 40만 톤CO₂eq/년이 발생하고 아산화질소는 가축분뇨처리과정에서 290만 톤CO₂eq/년, 하·폐수처리 과정에서 110만 톤CO₂eq/년이 발생해 우리나라 온실가스 배출량의 약 1%에 해당한다.
환경부가 지난 2013년 국가 온실가스 감축목표 달성을 위해 출범시킨 ‘Non-CO₂ 온실가스 저감기술 개발사업단’은 가축분뇨 저장과정에서 누출되는 메탄과 악취 발생을 억제하는 스마트 저장조 기술을 개발했다. 또한 하수처리장에서 발생하는 고풍량 저농도의 아산화질소를 동력사용 없이 50%이상 저감시키는 바이오필터 기술을 개발해 현장보급 중에 있다.
탄소중립을 위해서는 산업 전 분야의 공동 노력이 요구되는 만큼, 국민 모두가 ‘십시일반(十匙一飯)’의 마음으로 관심을 갖고 동참하는 자세가 필요하다. 에너지 절약, 신재생에너지, 연료전환, 이산화탄소 저감, 탄소흡수 등 다양한 방법이 모두 적용될 때 ‘2050년 탄소중립’이라는 목표에 한 발 가까워질 수 있다. 물 분야에서도 이산화탄소는 물론, 비이산화탄소인 메탄과 아산화질소의 발생억제·저감기술 적용이 보다 적극적으로 검토되길 기대한다.
“선제적인 도시침수 예방사업 계획”
한국환경공단 하수도처장
문제는 일반 하수처리장에서 주로 사용하는 생물반응조는 공정과정에서 수중폭기장치를 사용해 전력소비가 많다는 점이다. 하수처리장의 에너지 주 소비원은 생물반응조 폭기설비가 약 49%, 농축슬러지(찌꺼기)시설이 약 22%를 차지한다. 이에 환경부와 환경공단은 지능형 하수처리시설 운영체계 도입, 통합형 바이오가스화사업 등을 추진하고 있으며, 보다 체계적인 하수처리시설 탄소중립 로드맵을 마련하기 위해 에너지 사용 환경 개선방안 마련 및 연구용역을 추진 중에 있다.
한편, 기후변화에 따른 도시침수가 갈수록 심화하는 가운데, 한국환경공단은 신속한 하수 배제를 통해 침수방지라는 하수관로 본연의 기능을 살리고자 하수관로 설계빈도 상향을 통한 선제적인 도시침수 예방사업을 계획하고 있다. 또한 발생하수의 신속한 이송을 위해 노후 하수관로 정비사업과 하수 준설 등을 주기적으로 실시해 하수처리시설 효율을 최적화하고 관거 내 악취 발생에 적극 대응하고 있다.
“스마트 하수관리체계 구축 추진 중”
하수처리시설은 국민 삶과 밀접한 연관이 있음에도 더러운 수질, 그로 인한 악취 등으로 시민들로부터 기피 당하고 있다. 이에 한국환경공단은 발생, 이송, 처리, 재이용에 이르는 하수처리 전(全) 과정을 정보통신기술(ICT)에 기반해 실시간으로 계측·제어하기 위한 ‘스마트 하수관리체계 구축사업’을 추진 중이다. 여기에는 스마트 하수관로 구축 관련 악취관리사업도 포함되어 있다.
신재생에너지의 새로운 분야로서 댐용수, 상수원수열에너지 등이 유망하다는 점에 공감한다. 수열은 히트펌프를 통해 약 3~4도씨의 열을 회수하는 것만으로도 재생에너지로서의 가치가 충분히 있다.
신재생에너지 산업 활성화를 통해 에너지원을 다양화하기 위한 방안으로 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」의 수열에너지 범위에 수도·하수가 추가되도록 개정하는 데 공동으로 노력할 것을 제안한다. 한국환경공단은 하수열에너지에 관심을 갖고 서남하수처리시설 하수 열에너지 사업을 검토했고, 2020년 하수열에너지 활용방안 연구용역을 본격 수행해 내년 말 하수처리시설에 시범 설치할 계획이다.
“수열에너지 보급·확산에 많은 노력”
K-water 녹색전환추진단장
우선 수열에너지 활성화 방안으로 다양한 미활용 에너지를 어떻게 효율적으로 사용할 것인가에 관한 문제다. 최근 미활용 에너지로 분류되던 하천수 수열에너지가 2019년 「신재생에너지법」이 개정됨에 따라 많은 주목을 받고 있는 분야다. 또한 환경부가 올해 3월 「하천법」과 「수계법」을 개정해 하천수 사용료 감면이나 물이용부담금 면제와 같이 수열에너지 보급·확산에 많은 노력을 기울이고 있다.
그러나 수열에너지 도입 시 높은 초기투자비는 수요처의 재무적 부담으로 작용하고 있으며, 부족한 국내 개발사례는 효과와 안전성에 대한 의구심을 갖게 한다. 따라서 초기 부담을 줄이고 수열에너지 보급을 통한 사례 확보를 위해서는 물산업 육성 관점에서 정부의 재정적 지원제도 마련이 절실하다.
“수열에너지 범위 확장·제도 보완 필요”
두 번째는 수열에너지 범위 확장과 제도적 보완이다. 현재 「신재생에너지법」에는 수열에너지의 개념을 해수의 표층수 또는 하천수를 히트펌프를 사용해 변환시켜 얻는 에너지로 한정짓고 있다. 이러한 제도적 한계로 접근성이 뛰어난 하수나 용출수 수열, 그리고 강원도 수열클러스터에 적용 예정인 히트펌프를 사용하지 않는 프리쿨링 방식이 수열에너지로 인정받지 못하고 있는 실정이다.
수열에너지의 활용성 증대를 위해서는 제도적으로 수열의 범위를 확장하려는 노력이 필요하다. K-water에서는 현재 제로에너지빌딩(ZEB) 인증제도에 수열에너지가 반영될 수 있도록 준비하고 있으며 수열설비 기준수립, 수열에너지 요금제도 마련 등 실질적 수열에너지 보급 확대를 위한 제도적 보완에 노력을 기울이고 있다.
마지막으로 기술개발 부문이다. 지금까지 수열에너지를 활용한 기술은 타 에너지원에 비해 최적화 속도가 더뎠을 뿐 전혀 새로운 기술이 아니다. 현재 K-water는 수열에너지 최적화를 위한 기술개발을 위해 500RT(냉동톤)급 이상, 고효율 하이브리드 냉난방시스템 및 프리쿨링 시스템 등 연구개발을 진행 중이며 빠른 시일 내에 기술적 문제를 극복할 수 있을 것으로 전망하고 있다.
[『워터저널』 2021년 8월호에 게재]