가축분뇨의 1.3%만 에너지가 된다 — 농업 바이오가스의 조건

핵심 수치

한국은 2025년 공공 부문을 시작으로 바이오가스 생산목표제를 시행하고 있다. 아래 수치는 현재 성과와 법정 목표를 구분해서 읽어야 한다.

1. 가축분뇨는 어떻게 가스와 비료가 되는가

바이오가스 시설은 밀폐된 소화조에서 미생물이 가축분뇨와 음식물류 폐기물 같은 유기물을 산소 없이 분해하도록 한다. 이 과정에서 메탄과 이산화탄소가 섞인 바이오가스가 나오고, 남은 물질은 소화액과 고형물로 분리된다.

생산된 가스는 열병합발전으로 전기와 열을 만들거나, 이산화탄소와 불순물을 제거해 바이오메탄으로 정제한 뒤 도시가스 배관이나 수송연료에 공급할 수 있다. 소화액은 품질과 양분 기준을 충족하면 비료로 농경지에 환원할 수 있다.

바이오가스의 강점은 폐기물 처리, 에너지 생산, 온실가스 감축, 양분 순환을 한 시설에서 연결할 수 있다는 데 있다. 하지만 네 편익은 자동으로 발생하지 않는다. 생산한 열을 버리거나 메탄이 새고, 소화액을 쓸 농경지가 부족하면 환경 편익과 경제성이 함께 낮아진다.

2. 한국의 출발점: 퇴비·액비 87.1%, 에너지화 1.3%

농림축산식품부가 공개한 2022년 축산환경 실태조사에 따르면 가축분뇨의 87.1%는 퇴비·액비 등 비료로 처리됐고, 11.6%는 정화 처리 후 방류됐다. 바이오가스 등 에너지화 비중은 1.3%였다.

이 수치는 2022년 조사 기준선이다. 이후 시설이 늘었더라도 같은 조사 체계의 최신 실적이 확인되기 전까지 현재 비율로 단정해서는 안 된다. 다만 비료화에 지나치게 집중된 처리 구조와 농경지 감소를 고려하면 에너지화와 정화처리를 함께 늘려야 한다는 정책 방향은 유효하다.

비료화 중심 구조가 한계에 부딪히는 이유

퇴비와 액비는 적정량을 사용하면 토양에 유기물과 양분을 공급한다. 문제는 가축분뇨 발생량이 많은 지역과 이를 흡수할 농경지가 일치하지 않고, 농경지 면적은 줄고 있다는 점이다. 양분 수요를 넘는 살포는 수질오염과 악취 민원으로 이어질 수 있다.

바이오가스화도 양분을 없애지는 않는다. 탄소 일부가 메탄으로 전환될 뿐 질소와 인의 상당 부분은 소화액에 남는다. 따라서 바이오가스 시설은 소화액 저장·정제·운송·살포 계획까지 갖춰야 한다.

3. 독일과 덴마크는 무엇을 다르게 설계했나

독일과 덴마크를 단순히 시설 수나 에너지화율로 비교하면 축산 구조와 통계 정의의 차이를 놓치기 쉽다. 두 나라에서 한국이 참고할 부분은 숫자의 크기보다 장기 가격 신호, 공동 수거, 가스 판매처와 농가 참여 방식이다.

독일: 장기 수익을 보장하되 원료 부작용을 교정했다

독일은 신재생에너지법(EEG)을 통해 바이오가스 발전의 장기 수익 예측 가능성을 높였고, 농장 단위 시설이 빠르게 늘었다. 그러나 높은 지원은 메탄 수율이 좋은 옥수수 사일리지 재배를 자극해 농지·식량 경쟁 논란을 낳았다. 이후 분뇨 중심 소규모 시설을 우대하고 에너지작물 사용을 제한하는 방향으로 제도를 조정했다.

덴마크: 공동 시설과 가스망을 연결했다

덴마크는 여러 농가의 분뇨를 중앙 시설에 모으고 소화액을 다시 농가에 돌려주는 공동 모델을 발전시켰다. 생산 가스의 약 80%는 정제돼 가스망에 주입된다. 덴마크 에너지청에 따르면 2023년 가스 시스템에서 바이오메탄 비중은 거의 40%에 도달했다.

이 성과에도 관리 과제는 있다. 덴마크 에너지청이 의뢰한 2021년 연구는 바이오가스 생산 과정의 평균 메탄 손실을 약 2.5%로 추정했다. 메탄은 강력한 온실가스이므로 누출률이 높으면 화석가스 대체의 기후 편익을 상당 부분 깎을 수 있다.

4. 한국의 생산목표제: 2025년 공공, 2026년 민간

「유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 이용 촉진법」은 2023년 12월 시행됐다. 생산목표제는 공공 의무생산자에게 2025년부터, 민간 의무생산자에게 2026년부터 적용된다.

목표율은 유기성 폐자원 전체 물량의 단순 처리 비율이 아니다. 폐자원별 발생량에 회수·생산계수를 곱해 계산한 최대 생산 가능량을 기준으로 의무생산량을 산정한다. 따라서 ‘공공 유기성 폐자원의 절반을 시설에 넣어야 한다’고 요약하면 부정확하다.

민간 의무대상 기준은 최종 시행령을 봐야 한다

기존 원고는 입법예고 단계의 기준인 돼지 2만 마리, 처리용량 하루 100톤을 사용했다. 최종 시행령은 다음 사업자 가운데 주무부처가 고시하는 사업자를 민간 의무생산자로 정한다.

공공 목표제는 이미 시행됐고 민간 목표제도 적용 단계에 들어갔다. 앞으로 중요한 것은 의무량을 서류상 충족했는지뿐 아니라 시설의 실제 가동률, 에너지 이용률, 메탄 누출과 소화액 처리 실적을 함께 공개하는 일이다.

5. 통합 바이오가스 시설이 필요한 이유

한국 축산농가 다수는 개별 소화조를 경제적으로 운영하기에 규모가 작고 지역에 흩어져 있다. 여러 농가의 분뇨를 모으거나 음식물류 폐기물·하수찌꺼기와 함께 처리하면 원료의 농도와 메탄 수율을 조정하고 시설 가동률을 높일 수 있다.

환경부는 2022년부터 두 종류 이상의 유기성 폐자원을 함께 처리하는 통합 바이오가스화 시설을 지원해 왔다. 2024년까지 15개 사업이 추진 대상으로 선정됐고, 2025년에는 타당성 검토부터 사용개시와 국고보조금 정산까지 담은 설치·운영 지침을 마련했다.

통합이 항상 정답은 아니다. 수거 반경이 넓어지면 운송비와 차량 배출, 악취 민원이 늘 수 있다. 음식물류 폐기물과 분뇨의 반입량이 달라지면 소화조 운전과 소화액 품질도 변한다. 후보지는 원료량뿐 아니라 운송거리, 가스·열 수요처, 소화액 이용 농경지를 함께 평가해야 한다.

6. 온실가스 감축을 결정하는 세 가지 조건

가축분뇨를 밀폐 소화하면 저장·처리 과정에서 대기로 나갈 메탄을 회수할 수 있고, 생산한 바이오가스는 화석연료를 대체할 수 있다. 그러나 시설의 기후성과는 다음 세 조건에 좌우된다.

1. 메탄 누출률: 소화조, 가스저장조, 정제설비와 배관에서 새는 메탄을 정기적으로 측정하고 수리해야 한다.
2. 에너지 이용률: 전기만 생산하고 열을 버리기보다 인근 시설원예·산업·지역난방이나 가스망처럼 연중 수요가 있는 판매처를 확보해야 한다.
3. 소화액 양분관리: 비료 대체 효과를 계산하되 운송·저장 배출과 질소 손실, 살포지의 양분 수요를 함께 반영해야 한다.

7. 한국 농업 바이오가스의 실행 과제

생산목표제는 시장을 여는 출발점이지만 시설의 지속가능성까지 보장하지는 않는다. 의무량을 실제 농촌 편익으로 바꾸려면 다음 과제를 함께 추진해야 한다.

농가를 원료 공급자가 아니라 사업 파트너로

분뇨 반입 기준과 비용, 소화액 반환, 악취 책임, 시설 수익 배분을 계약에 명시해야 한다. 농가 협동조합이나 입주자 협의체가 운영 데이터와 가격 협상에 참여할 수 있어야 장기 원료 공급도 안정된다.

가스 생산보다 판매처를 먼저 확정

지역마다 최적 이용처가 다르다. 가스망이 가까우면 바이오메탄 주입을, 연중 열 수요가 있으면 열병합발전을, 수소·메탄올 생산시설이 인접하면 직접 공급을 검토할 수 있다. 사업성 평가는 설비 용량이 아니라 실제 판매 가능한 에너지량을 기준으로 해야 한다.

지원금을 운영성과와 연결

시설 준공 이후 가동률, 메탄 누출률, 자체 에너지 소비, 소화액 품질, 주민 민원을 같은 기준으로 공개해야 한다. 공공 지원은 단순 생산량뿐 아니라 환경성과와 농가 편익을 함께 달성한 시설에 우선 배분할 필요가 있다.

농업·환경·에너지 데이터를 하나로

가축분뇨 발생량은 농업 행정이, 폐자원 처리는 환경 행정이, 에너지 판매는 에너지 제도가 관리한다. 부처를 새로 만드는 것보다 사업 단위의 공통 데이터와 인허가 창구를 먼저 연결해야 한다.

독일·덴마크와 한국의 제도 차이, 가격과 가스망 문제를 더 자세히 다룬 후속 분석은 「축산분뇨 바이오가스의 한국 좌표」에서 확인할 수 있다.

분석 노트

• 87.1%와 1.3%는 농림축산식품부의 2022년 축산환경 실태조사 기준이며 최신 실적값으로 단정하지 않았다.
• 덴마크의 약 40%는 2023년 가스 시스템 내 바이오메탄 비중이다. 가축분뇨 처리율이나 전체 에너지 소비 비중과는 다른 지표다.
• 민간 의무생산자 기준은 입법예고안이 아니라 최종 시행령의 돼지 2만 5천 마리·처리용량 200㎥/일 기준으로 수정했다.
• 바이오가스 생산목표율은 유기성 폐자원 전체 물량의 단순 처리 비율이 아니라 회수·생산계수를 반영한 최대 생산 가능량에 적용된다.
• 글로벌 바이오에너지 설비와 SAF는 가축분뇨 바이오가스의 직접 근거가 아니어서 본문에서 제외했다.

참고문헌

1. 농림축산식품부. 2022년 축산환경 실태조사 및 가축분뇨 에너지화 관련 자료. 2023.
2. 국가법령정보센터. 「유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 이용 촉진법」 및 시행령·시행규칙.
3. 환경부. 바이오가스 생산목표제 운영기준 및 2025년 생산목표율 고시.
4. 환경부. 유기성 폐자원 통합 바이오가스화 시설의 설치 및 운영관리 지침. 2025.
5. 환경부. 통합 바이오가스화 시설 설치사업 선정·지원 자료. 2022~2025.
6. Danish Energy Agency. Biogas in Denmark.
7. Fachverband Biogas. 독일 바이오가스 산업 통계와 EEG 관련 자료.
8. IEA Bioenergy Task 37. 농업 바이오가스·바이오메탄 관련 국가 보고서.