건조 후 비료로 쓰는 과정에서도 염분은 가장 큰 걸림돌이다. 염분을 제거하는 제염설비의 기술력이 음식물쓰레기의 자원화가 넘어야 할 첫 번째 관문이다. 염분제거를 위해서는 분리막을 이용하는 방법이 있다.
음식물쓰레기 처리에서 한가지 주목할 만한 분야는 음식물쓰레기 고체연료화(RDF)이다. 건조음식물을 이용해서 재활용하는 방법은 지속가능한 발전이라는 측면과 편리하고 청결한 주거생활의 안정을 도모한다는 측면이 있다.
하지만 음식물쓰레기를 건조하는 과정에서 너무나 많은 양의 에너지가 소모된다는 점이 단점이다. 일반적인 음식물쓰레기의 함수율이 70~80% 정도인데 이를 고체연료화 하기 위해서는 100%에 가까울 정도의 수분을 제거 해야 하는데 이 탈수 비용이 고체연료화의 가장 큰 걸림돌이다.
시중에 일부 시판되고 있는 가정용 음식물쓰레기 건조기의 에너지 총 효율적인 측면에서 따지면 굉장한 낭비요인이다.
‘명품 종량제’ 정착 전에 동력 상실우려
그래서 일부에서 대두되고 있는 방안이 디스포저를 이용하는 방법이다. 디스포저 방식은 미국에서 일반화된 음식물처리 방법 중의 하나이다.
디스포저는 현재 국내에서는 사용할 수 없는 상황이지만 이의 사용을 두고 찬반양론으로 분명한 선이 갈리고 있다.
음식물쓰레기 종량제를 올 연말까지 정착시키려는 정부의 계획이 각 지자체의 예산문제등으로 중대한 고비를 맞고 있는 와중에 디스포저를 이용한 음식물쓰레기 처리방식은 정부정책에 정면으로 배치되는 시도이지만, 일부 디스포저 옹호론자들의 대응은 상당한 탄력을 받고 있는 것도 사실이다.
우선 음식물 쓰레기 종량제의 추진과정과 탄생배경에 대해 살펴 보자. 음식물쓰레기종량제의 탄생에 깊이 관여했던 관계자의 말에서 음식물쓰레기 종량제의 고민과 실체가 함축되어 있다.
그 관계자는 “우리나라 음식물쓰레기 종량제는 세계 어디에 내놔도 손색이 없을 정도로 고급스러운 명품정책이다. 음식물쓰레기를 줄이자는 당초의 취지보다 시범초기 나타난 문제들을 다듬고 살을 붙여서 서서히 실체를 보이기 시작하는데 국민들의 불편이나 운송비용은 아랑곳 않고 복잡하고 세밀하게 추진하려는 경향이 있다”며 종량제의 원래 취지를 되돌아볼 것을 주문하고 있다.
비용부담을 시키면 쓰레기량이 줄어들 것이라는 취지도 일정이상의 감량효과만 있고 그 이후에는 감량의 정도가 둔화될 것이며 비용부담을 하는 일부지역의 총량이 줄어든 것도 버릴 때 물기를 빼고 버리는 착시효과라는 지적이다.
그리고 빠진 물 즉, 음폐수는 다시 하수도로 들어가 버려서 쓰레기 줄이기의 원래 취지를 무색케 하고 있다.
디스포저를 옹호하는 쪽은 종량제의 착시효과와 최종처리까지 들어가는 운송·처리비용에 대해 세심하게 따져 봐야 한다며 디스포저를 사용하면 운송비 ‘제로’라고 주장한다.
이와 반면에 디스포저를 반대하는 쪽은 한마디로 ‘환경에 역행하는 처사’라는 말로 대변하고 있다. 정화해야 할 물에 오염물질을 집어 넣는 발상이 근본적으로 잘못되었다는 것이다.
그리고 음식물을 디스포저에 갈아버린다면 필연코 집 앞 하수구가 막혀서 걷잡을 수 없는 혼란이 일어나고 하수구의 악취가 발생해 원성이 클 것이라 예상했다.
디스포저를 허용하는 미국의 경우 이미 관거, 처리용량 등의 분석이 되어있고 정화처리용량도 면밀히 검토 되어있기 때문에 전체 배출·정화시스템이 적정하지만 우리의 경우 큰 혼란이 일어날 것이라 는 것이다.
오수정화조의 화려한 부활 예고
디스포저와 형태는 다르지만 유기성 하수처리 분야에 있어서 한 가지 잊고 지나쳤던 분야가 있다. 2003년 이후 자취를 감춰버린 오수정화조가 그것이다.
가정에서 배출되는 오수는 가정의 1차 정화조를 통해서 걸러진 오수가 하수관을 통해 배출이 되었고 하수처리장에서 정화를 거쳐 하천으로 흘러들어 가게 되었다.
이후 새로이 도시계획을 하는 일부지역은 아예 정화조를 없애고 오수관, 하수관, 우수관을 따로 매설해 처리 하고 있다. 중앙 집중적인 처리방식이 좋은 측면도 있지만, 처리장건설과 부하가 커지는 문제 또는 기후변화로 인한 집중호수로 인한 과유입등의 문제로 보면 오수정화조가 필요한 부분도 있다.
또한 오수정화조는 간단한 자정작용을 일으켜 대규모의 중앙집중적인 처리방식에 부하를 줄여 줄 수 도 있다.
유기물질의 농도가 매우 높은 폐수는 산소 이전의 제한 때문에 호기성으로 처리될 수 없다. 따라서 이러한 폐수는 계획적으로 혐기성 반응에 의하여 처리된다.
혐기성 처리는 호기성에 비하여 긴 반응시간을 필요로 하며 또 반응이 불완전하여 유기물질의 제거율이 다소 낮은 단점이 있지만 고농도의 유기물질을 처리할 수 있고 산소공급이 불필요하며 반응 부산물로 가연성 기체를 얻을 수 있는 장점이 있다.
혐기성 처리는 분뇨, 폐수슬러지 및 유기물 농도가 높은 공장폐수의 최초처리방법으로 이용된다.
혐기성처리를 하려면 여러조건들이 맞아야 하는데 유기물 농도가 높아야 하고 탄수화물보다는 지방이 많을수록 좋다. 미생물에 필요한 무기성 영양소가 충분히 있어야 한다.
알칼리도가 알맞아야 하고 비교적 높은 온도가 필요하다. 하지만 혐기성처리는 농도가 매우 높은 폐수를 처리할수 있다. 슬러지가 적게 발생하며 영양소가 호기성보다 적게 소요된다. 최종 물질로 생산되는 메탄(CH4)은 에너지원으로 사용된다.
혐기성 소화는 여러 종류의 박테리아에 의해 이루어지는데 크게 유기산균과 메탄균으로 나뉜다. 유기산균이 유기물을 분해시켜 유기산과 알코올을 생성하며 이때 CO2와 아세톤 H2등이 발생한다.
발효로 불리는 이 단계에서의 유기물질은 탄수화물이며 포름산, 아세트산, 프로피온산, 에탄올 등 알콜, 케톤, CO2, H2등이 발생한다.
이과정에서의 pH는 다소 낮게 유지되며 발효반응은 유기물질을 최종 무기물질로 전환시킬 수 없으므로 BOD제거율이 호기성 반응에 비하여 매우 낮다.
이 과정이후 생성된 유기산을 메탄균이 분해시켜 CH4 및 CO2 등의 가스를 생성시키며 이때 NH3, H2s 둥도 발생한다.
유기물질이 기체로 전환되기 위해서는 유기산균과 메탄균의 적정한 활동이 요구된다. 이 과정에서 유기산을 분해시킴으로써 유기산의 축적으로 pH가 저하되는 것을 방지한다.
또 유기산은 메탄균을 위하여 양분을 생산할뿐 아니라 산화물을 소모시켜 환원제를 생성함으로써 완전혐기성 상태를 만든다.
혐기성 소화조의 실패는 이러한 과정에서 미생물의 분포에 불균형이 생길때에 나타난다. 많은 양의 유기물이 소화조에 투입되면 유기산균은 유기물을 분해시켜 유기산을 과도하게 생성함으로써 낮은 유기산 농도에서 존재하는 메탄균은 유기산을 빨리 분해시켜 pH의 저하를 방지할 수 있는 능력이 없기 때문에 소화조의 pH는 계속 떨어진다.
따라서 메탄균의 활동이 줄어들어 유기산의 분해능력이 저하되고 유기산이 너무 많아지면 모든 박테리아의 활동이 중단된다.
물기 짜서 버리는 종량제 착시효과
유기성 자원화를 제대로 활용하지 못하고 있는 이유는 제도와 관련지어서 생각할 수 있다. 정부는 1990년대경 하수슬러지의 직매립을 금지했다.
그러자 슬러지를 처리할 적당한 대안을 찾지 못했다. 에너지화 하는 대안의 경우 수도권매립지에도 운영하는데 함수율이 80%가 되는 것을 10%까지 건조하는 기술을 찾고 있었다.
건조 연로화를 보면 에너지를 얻을 수 있는 있는 것은 거의 없다. 건조화과정에서 에너지를 먼저 써버리니까 나중에 얻었다 해도 비용을 치르고 나면 이론적으로는 남는 에너지가 있지만 실제는 열의 손실로 인해 득이 없다.
그렇게 만들어진 슬러지도 기름, 가스처럼 편하게 쓸 수 있는 에너지가 아니다. 부피가 크고 보관·운반도 문제다. 대형 화력발전소 같은 곳에서 쓸 수 있지만 운송, 보관상의 문제로 이용되지 못하고 있다.
또 다른 방법인 소화조를 우리는 활용 못하고 있다. 현장에서는 혐기성 소화조는 안 된다는 의식이 팽배해 있다. 외국의 경우 가정에서도 소화조를 설치하여 가스를 뽑아 쓰는 경우도 있다.
혐기성 소화조를 쓰면 슬러지의 양이 절반으로 줄어든다. 따라서 정책적으로 빨리 선회할 필요가 있다. 이 방식은 냄새가 균질화 하는데 1차 침전지에서 소화조를 통과하면 미생물이 증식되어 악취가 많이 줄어든다.
하수처리장에서 나온 슬러지는 음식물쓰레기 퇴비화장에서 필요할 수 있다.
혐기성 소화조를 효과가 좋은 기술로 발전시킬 수도 있다. 직매립금지로 인해 처리하는 방법은 퇴비화 아니면 사료화다. 퇴비화는 공기를 넣어 분해시키면 냄새가 나지 않지만 염분으로 인한 문제 때문에 수요가 적다.
공짜로 주는데도 가져가지 않는다. 상품가치가 있는 퇴비화로는 어렵기는 마찬가지이다. IMF 당시 사료값이 비쌀 때 일부에선 응용하였지만 구제역을 겪고 나니까 수요처에서 조심스러워졌다.
사료를 품질관리가 안된 상태에서 동물에게 줄 수가 없었다. 물을 짜서 음페수로 내보내는게 비용이 가장 저렴했다. 음폐수 문제가 불거졌음에도 사료화로 성공하지 못했고 아파트에서 보관했다가 보내는 방식은 성가신 일이고 운반과정에서 인건비가 많이 들었다.
의도는 이해가 되지만 종량제에 돈을 부담하게 한다고 음식물쓰레기의 양이 줄어든다는 생각은 잘못된 것이다. 물기를 짜서 버리는 방법이나 찌꺼기를 말리는 방법은 전기료가 어마어마하게 든다.
종량제로 인한 음식물쓰레기 감량의 효과는 착시효과일 뿐이다. 물을 짜서 버리니까 무게는 줄어들지만 부피는 변동이 없다.
한양대 건설환경공학과 배우근 교수는 “음식물쓰레기를 디스포저로 갈아서 하수도로 내보내야 한다. 하수도는 소화조를 가동할 때 에너지를 만들면 많은 에너지의 생산이 가능하다. 하수처리장도 에너지를 자급자족할 수 있기 때문에 에너지원이 된다. 정부 부서의 측면으로 보면 청소과에서 내다 버린 것을 하수과에서 해결하는 방식이다.
반대로 하수과의 고민은 청소과에서 해결해주면 된다. 퇴비화시설, 매립장은 서로가 서로를 돕는 윈윈이 가능하다.
‘그린빅딜’이라 불러도 좋다. 운반비가 거의 안 든다는 실 이익이 있다. 총 비용에서 차지하는 비율이 3분의 2 점유에서 10분의 1로 줄어든다”면서 “소화조에서 에너지를 뽑아 쓰고 나면 지꺼기는 퇴비화에 유리한 물질이 된다. 모든 걸 제자리에 되돌려 놓는 방법이다”고 말했다.
또 “종량제의 경우 환경의 가치를 강조해서 불편하지만 참고 견디는 것이다. 왜 시민들에게만 고통을 강요하는지를 생각해보면 한시도 허비할 시간이 없다. 슬러지 문제도 착시효과가 훨씬 크다”며 음식물쓰레기 종량제의 허실에 대해 설명했다.
소화조 관리 상당히 까다롭고 기술 필요
슬러지는 유기성, 무기성(상수도슬러지)으로 나뉘는데 매년 유기성인 하수슬러지의 77% 정도가 해양투기 되었고 전체 해양투기량은 1,000만 톤 가량이었다. 해양오염방지법에 따라 낸년부터 해양투기가 전면 금지된다.
유기물 함량이 높으니까 탈수도 어려운데 소화조를 거치면 슬러지 발생량을 30~40% 줄일 수 있다. 음식물쓰레기와 병합처리해서 혐기성 소화처리를 하면 이론상으로는 효과가 있지만 실제로는 잘 안 된다.
슬러지를 고형연료로 만들자는 움직임도 있다. 신재생 에너지 대체효과가 있을 때 인센티브를 지급하는 RPS제도가 정착되면 슬러지의 활용도는 높아지겠지만 현재 풍력이나 태양열보다 가중치가 낮은 것이 개선되어야 한다. 이 가중치만 개선되면 인센티브 효과가 생겨나서 슬러지이용이 활성화 될 수 있다.
이와 관련하여 서울과학기술대 환경공학과 배재근 교수는 “음식물쓰레기 종량제의 취지가 대량 발생원에서 쓰레기 발생량을 줄이는 것이었다. 비용에 대한 부담감이 없으니까 예전과 달라진 것이 없다.
그래서 비용이 들어가면 줄여지지 않을까 하는 방안으로 RFID가 생겨났고 지역에서 시범사업을 했다. 애초에는 아파트단지 단위로 쓰레기통의 양을 측정해서 단지 차원에서 발생량을 줄이기로 기획 되었는데 시범사업을 하면서 가정단위로 범위를 줄이는 것으로 바뀌는 바람에 당초보다 너무 확대 해석되어 고급스럽고 복잡하게 추진되어 가고 있다.
애초 계획과 달리 주민들이 많은 불만을 토로하고 있다”며 종량제의 기본취지에 대한 검토의 필요성을 지적했다.
미국의 경우 디스포저를 사용한다는 전제로 도시설계가 되어 있다. 그러나 우리는 그렇지 못하다. 디스포저를 허용하게 되면 옥내배수 하수관이 다 막히고 그에 따른 악취 민원이 많이 생길 것이다.
디스포저는 배수관에 퇴적이 안 되고 배출시스템 상의 문제가 없을 때만 해야 된다. 또 하수처리장의 부하도 문제다. 처리장은 원래 빈 부하를 예상하고 지었는데 디스포저로 인해 막대한 양의 유기물이 쏟아져 들어오면 배출수 기준을 지킬 수가 없다.
하수처리시스템의 일대 혼란이 일어난다. 편리성은 좋은데 환경공학적으로는 역행하는 것이다. 가정단위의 혐기성 소화조 비용이 엄청나게 소요된다. 소화조 관리는 상당히 까다롭고 정교해야 하고 미생물반응이기 때문에 아무나 할 수 있는게 아니다.
기술적으로 미국만 디스포저를 사용하고 독일은 분리수거 퇴비화, 일본은 하수슬러지 소각으로 처리하고 있다. 그러나 일본은 현재 하수 슬러지 소각을 후회하고 있다. 이유는 에너지 소비가 심하고 온실가스가 대량으로 발생하기 때문이다.
음식물쓰레기를 유기화하여 처리, 재활용할 수 있는 방안에는 몇가지 해결해야 할 문제가 있다. 쓰레기 종량제의 확실한 정착과 디스포저의 사용 도입에 대한 면밀한 검토가 있어야 한다.
디스포저를 도입하기에는 현재의 하수도 관거로는 상당한 우려가 예상되며 하수도 처리시설의 정화능력에도 문제가 예상된다.
이와 함께 미생물을 이용한 안정화된 정화처리방법이 개발되어야 하고 발생되는 슬러지와 고형물의 사후처리에 대한 기법도 준비해야 된다.
그렇다고 현행 종량제를 고집하기에는 주민불편과 운송비 부담등 개선할 점이 상존해 있다. 결국은 두가지 제도를 병행하여 한가지 방안으로 생길수 있는 부하를 줄여주고 발생되는 유기성 자원을 완벽에 가까울 정도로 재활용하는 길이 최선의 방법이다.
녹·경·사·과·자 5개축 갖춰져야 할 철학
유기성자원학회 구자공 학회장
유기성 물질이란 폐기물의 다른 이름이다. 이는 가축분뇨, 음식폐기물, 젖은 폐기물, 죽은 사체등이고 최근에는 바이오매스가 포괄적으로 포함된다.
모든 일에는 적재, 적소, 적시가 있다. 기존의 녹색, 발전, 평등정의 개념에 과학기술과 자율자발성을 포함하여 녹·경·사·과·자 5개축이 갖춰져야 한다.
기업이나 기관, 가정에도 5개 축이 모두 합치되어야 리스크가 적어진다. 어느 한 축이라도 빠지게 되면 안정성에 문제가 생긴다. 이것에서 세계를 이끌어가는 철학을 발견할 수 있다.
소니의 베타방식을 보더라도 기술만 좋다고 되는 것이 아니다. 최선의 선택은 위치(적소)마다 다를 수 있다. 산은 산으로 보내고 물은 물로 보내라는 것으로 요약할 수 있다.
현실은 하수와 폐기물이 나눠져 있다. 기술이 어디에 어떻게 쓰이면 좋은지 방향을 제시해야 한다. 유기성자원은 너무 많아 정의하기가 힘들면 비무기성이라고 표현하면 된다.
우리의 분리수거 실태는 일본보다 잘 되고 있다. 도시광산의 경우는 이미 앞서 있다. 희토류를 추출해내는 과정이 가능하다. 지역협력을 할 수 있는 제도, 정책을 만들어야 한다.
네델란드, 스웨덴, 덴마크 등은 축산, 바이오매스분야가 발달했다. 전 세계적인 기술단계를 보면 단위기술은 70% 정도에 육박했는데 종합적인 부문은 좀 떨어진다.
정부의 행정부분에서 용합이 되면 시너지 효과가 날 것인데 아쉽다. 그러나 장래성과 잠재성은 충분하다. 따라서 부처 협력을 더 많이 하고 지자체에서 접근을 용이하게 해줘야 한다.
그런 차원에서 5월초에 세미나를 하는데 이때 참여하는 기업들은 열심히 하고 있다. 세미나에는 5개축을 제대로 확립한 곳만 참여하게 되어 있다.
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