일본산업뉴스요약

자원 신세기: 제3부 분뇨의 힘 (상)
분뇨에서 연료를 추출
가축의 분뇨에서 수소 생성

초등학생을 위한「대변 한자 드릴」이 공전의 히트를 기록하면서 대변의 인기는 하늘 높이 치솟고 있다. 그렇게 인기를 얻고 있는 대변은 실제로 에너지 덩어리다. 1년 동안 일본에서 발생하는 소, 돼지, 닭의 분뇨에서 연료는 추출하여 자가용차로 달린다면, 지구를 75만 번 돌 수 있다. 지구 온난화 대책 등 세계적으로 환경 의식이 높아지는 가운데, 대변으로 환경 보전과 경제 진흥을 도모하는 움직임이 전국에서 확산되고 있다.

대변으로 자동차를 달리게 한다. 그런 실증 실험이 전국 유수의 낙농지대인 홋카이도의 도카치평야에서 시작되었다. 오비히로역에서 자동차로 1시간 달리면 집은 보이지 않고 밭과 숲이 끝없이 펼쳐지는 대지가 나온다. 이곳에 젖소의 분뇨 처리 설비와 수소스테이션을 갖춘 시설이 있다. 홋카이도 시카오이초의 환경보전센터다.

이 센터에서 가축 분뇨에서 수소를 추출하는 실증 사업을 시작한 것은 올 1월이다. 실시 주체는 시카오이초와 산업가스 기업인 AIR WATER, 가지마(鹿島)건설, 닛테츠스미킨(日鉄住金)P＆E 등이다.

가축의 분뇨에서 수소를 추출하는 구조는 이렇다. 우선 컨테이너 트럭으로 운반한 분뇨를 원주형 통에 넣어 발효시켜 바이오가스를 만든다. 가스는 발효조 옆에 있는 가스정제∙수소제조 설비로 옮겨지고, 그곳에서 CO₂ 등을 제거한다. 남아 있는 가스와 수증기를 반응시키면 수소가 발생하는 구조다.

만든 수소는 수소스테이션에서 고압 수소로 하여, 연료전지차(FCV)나 연료전지 포크리프트에 충전한다. 탈 것 외에 가정이나 점포에서도 사용한다. 수소를 봄베에 충전하면 사용 범위는 넓어진다. 시카오이초가 특산품으로 만들기 위해 주력하고 있는 철갑상어 양식 시설의 전원이나 급탕의 열원으로도 사용할 수 있다.

● AIR WATER: 수소를 현지 생산∙소비
「원래 분뇨는 산업폐기물로 처리하지만, 여기에서는 귀중한 에너지가 된다」. 에어워터 엔지니어링 사업부의 이노우에(井上) 부장은 말한다.

소 한 마리가 연간 배출하는 분뇨를 모두 수소로 바꾼다고 가정하면, 그 수소로 FCV가 주행할 수 있는 거리는 1만km다. 이것은 자가용차 1대의 연간 주행 거리에 필적한다. 일본 전체의 가축 분뇨를 전부 수소로 한다면, 대략 300만 대 정도의 자가용차의 연료를 보충할 수 있다는 계산이다.

-- 비용 저감 기대 --
그러나 문제는 비용이다. 수요가 적기 때문에, 실증 실험에서는 매월 한 주만 수소를 만든다. 일본에서는 현재 천연가스를 개질하여 수소를 만드는 일반적인 방법을 사용한다. 이론 상으로는 이 방법과 비교하여 제조 비용에서 큰 차이는 없지만, 이것은 생산 조건을 갖췄을 경우다. 현재의 규모를 유지하면서 생산을 이어간다고 하면 비용 면에서는 감당할 수 없다.

그래도「연료배터리로 움직이는 트럭이나 트랙터가 가능하다면, 수소 인프라가 증가하여 비용도 저감된다. 농업지역에서 그 지역에서 생산하여 소비하는 에너지회사가 생길 것이다」(이노우에 부장)라고 기대감을 내비친다. 한랭지역에서도 안정 생산이 궤도에 오른다면, 현재는 생산 비용이 수분의 1인 가솔린과도 언젠가는 경쟁할 수 있을지도 모른다. 19년까지의 실험 운전에 착수한다.

농업수산성에 따르면, 일본의 가축 배설물은 연간 약 8,000만 톤이다. 식품폐기물의 4배, 간벌재 등 산림부산물의 20배에 달하는 바이오매스 자원이다. 그러나 대부분은 그대로 퇴비로 사용하거나, 산업폐기물로서 처리하고 있다. 홋카이도의 경우는 바이오가스로 만들고 있는 분뇨는 전체의 수%에 불과하다고 한다.

「퇴비는 냄새 때문에 지역 문제도 되고, 새로운 산업도 생기지 않는다」라고, 오비히로시 산업연계실의 우에마쓰(植松) 실장은 지적한다. 그래서 오비히로시나 시카오이초 등 도카치의 19개 시읍면은「도카치 바이오매스 산업도시 구상」을 밝히고, 분뇨의 가스화나 수소화를 추진한다.

도카치 지역의 바이오매스에 의한 발전량을 22년에는 12년의 3배로 늘린다는 계획이다.「도카치를 본보기로 하여 일본의 농업을 향상시키고 싶다」(우에마쓰 실장)라고 말한다.

● 유글레나: 하수를 먹이로 유글레나 배양
배설물은 가축의 분뇨만은 아니다. 사람의 배설물을 운반하는 하수도에서 에너지를 만들어내는 도전도 시작되었다.

사가시 하수처리센터에 있는 높이 약 1.2m의 원통형 수조. 이 안에서 해초의 일종인「유글레나」를 배양하는 실험이 계속되고 있다. 가정에서 배출된 하수를 처리할 때, 발생하는 CO₂와 분해액을 수소에 주입하여 유글레나를 배양하고 있다.

유글레나의 광합성에 이 CO₂는 빠뜨릴 수 없다. 분해액은 유글레나의 먹이다. 가정에서 하수처리장으로 흘러 들어가는 하수는 유글레나에게 먹이를 충분히 배달해 주는 것이다.

실험을 담당하는 곳은 유글레나를 사용한 제품을 개발하는 바이오 벤처기업인 유글레나다. 14년부터 사가시나 도시바 등과 협력하고 있다.

벤처기업 유글레나는 유글레나를 사용한 식품이나 화장품으로 성장을 계속하고 있다. 그러나 현재 가장 주력하고 있는 것은 유글레나를 사용한 항공기 연료(바이오제트 연료)의 개발이다.

항공업계에는 항공기의 CO₂ 총배출량을 2020년 이후에 늘리지 않는다는 세계적인 규제가 있다. 유글레나 등 바이오 연료를 사용하면 CO₂ 배출은 제로가 된다.

-- 20년에는 실용화 --
유글레나는 ANA 항공이나 지요다화공건설 등과, 요코하마 시내에 바이오제트 연료의 제조 실증 플랜트를 건설하고 있다. 유글레나에 포함되는 유지(油脂)를 증류시키는 등의 방법으로 제트 연료를 추출하는 구조로, 18년 가동 예정이다. 20년에는 실용화를 목표로 한다.

하수에서 자란 유글레나를 실용화하는 시기는 미정이다. 그러나 하수에서 제트 연료를 만드는 것은 가능하다. 배설물을 연료로 하여 항공기를 띄우는 것은 더는 꿈이 아니다.

하수도 인프라가 정비된다면 어느 곳에서나 바이오 연료를 만들 수 있다.「사막 등 건조한 지역에서도 유글레나를 생산할 수 있는 길이 열린다」라고, 유글레나의 나가타(永田) 이사는 기대감을 나타낸다. 화석 연료에 의존하지 않아도 되는 새로운 에너지 사회가 도래할 가능성을 안고 있다.

하수 오니를 이용하여 발전(發電)하는 시도가 전국에서 잇따르고 있다. 플랜트기업인 JFE엔지니어링은 10월, 아이지현 도요하시시에 대형 바이오매스 발전소를 가동시킨다. 하수 오니나 지역에서 운반 회수한 소변, 음식물 쓰레기 등을 모아 발효 처리하는 국내 첫 발전 시설이다.

오니나 배설물 등을 발효시킴으로써, 바이오가스를 발생. 그 가스를 사용하여 하루 2만 4천kW시와, 약 2,400세대 분의 전기를 만든다. 발효 후에 남은 찌꺼기는 탄화시켜 연료로 한다.「지역에 잠들어 있는 모든 바이오매스(생물자원)을 수집하여 처리할 수 있는 시설이다」(JFE엔지니어링 간부)라고 말한다.

하수처리장을 운영하는 지자체는 기존에는 비용을 들여 오니를 최종 처분하였지만, 발전(發電)하면 오니는 연료가 된다. 바이오매스 발전이기 때문에 만든 전기는 발전차액지원제도(FIT)를 사용하여 장기간, 일정가격으로 판매할 수 있으므로 안정적인 수익원이 된다.

비용 등 극복해야 하는 과제는 아직 많다. 그러나 자원이 부족한 일본에서, 분뇨를 둘러싼 에코시스템이 생겨날 가능성을 시사하고 있다.

  -- (중)에 계속 --