1. 서 론
신 기후체제 Post-2020 출범으로 우리나라는 2035년까지 신·재생에너지 보급 목표를 11%로 설정하고, 온실가스 감축을 효과적으로 이행하기 위한 2012년 신·재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard, RPS)를 도입하였다. 국내 발전사업자들은 RPS 제도에서 할당된 의무공급량을 달성하기 위해 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 목재 바이오매스(목재펠릿, 목재칩)의 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
목재 바이오매스는 막대한 자원량과 다른 에너지와 경합하지 않고, 연료시 탄소 중립성(carbon-neutral)이 유지되므로 친환경 에너지원으로 주목 받고 있다. 또한 의무공급량을 이행하기 위해 투자해야 하는 시설 설비와 원료 원가 등이 다른 에너지원보다 상대적으로 낮아 목재 바이오매스는 전력 발전에 매우 경제적이다.
세계 목재 바이오매스 시장규모는 2020년 1억 4,000만 톤 규모로 성장할 것으로 예측되며, 주요 연료 형태인 목재펠릿과 목재칩에 대한 수요 증가가 두드러진다.1) 특히 목재칩은 목재펠릿에 비해 MLH(mixed light-hardwood) → chipping → chip의 단순한 생산설비로 대량 생산이 가능하고, 저비용 생산 공정으로 연료화 효과를 제고할 수 있기 때문에 국내 대형 바이오매스 발전소 연료원으로 각광받고 있다.
산림청은 2020년까지 국내 목재펠릿과 목재칩의 수요를 각각 500만 톤, 즉 총 1,000만 톤으로 예상하고 있다.2) 하지만 수요 대비 국내 생산가능량은 2020년 목재펠릿은 292만 톤, 목재칩은 2020년에는 90만 톤으로 예상3)되기 때문에 에너지용 원료 확보를 위한 대책마련이 필요하다.
목재 바이오매스 원료를 공급할 수 있는 방법은 첫째 산업부산물(제재소, 톱밥 등)과 폐목재를 재활용하는 것, 둘째 새로운 목재를 산림에서 수집하는 것이다. 원료를 재활용하여 만들어지는 폐목재 고형연료(Bio-SRF) 등은 현재 가장 많이 사용 중이지만, 공급량 및 불순물 제거 등의 문제로 친환경 에너지로서 한계점이 있다. 순수 목재를 원자재로서 사용하는 것이 가장 좋은 방법이나, 원목을 산림에서 벌채하는 것은 경제적· 환경적 측면에서 타당성이 부족하다. 따라서 각 국가에서는 목재 바이오매스 조림사업에 대한 확대와 자료 축적, 사업구조, 모델 등에 대한 연구와 기술 노력이 필요하다.
본 연구는 2013년부터 시행되고 있는 산림청의 인도네시아 세마랑 지역의 바이오매스 시험조림사업에 대한 내용을 중심으로 향후 해외로부터 안정적인 원료 수급(연료용 목재칩)을 위해 조림사업의 생산 여건 분석 및 효율적인 사업구조 도출을 목적으로 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 목재칩 정의 및 분류
목재칩(wood chip)은 전통적으로 펄프, 보드용 등에 대한 원료재로 사용되어 왔으나, 신·재생에너지가 국제적으로 증가함에 따라 연료원으로 가치가 증대되고 있다. 연료용 목재칩은 연소 및 가스화 등 에너지 생산을 위해 고안된 기계를 이용하여, 목재의 작은 크기와 조각으로 분쇄함으로써 제조된 생산물을 말한다. 특히 Table 1과 같이 그 형상에 따라 목재 연료칩과 호그로 구분한다.
Table 1.
Classification of wood chips for fuel
국립산림과학원의 ‘목재칩 규격 품질기준’은 목재연료칩과 호그를 형태로 구분하고, 이에 따른 크기와 회분, 함수율, 발열량의 차이로 품질을 파악4)하도록 하고 있다. 하지만 별도의 등급 기준은 마련되어 있지 않다.
2.2 연구 방법 및 대상
신 기후체제에서 온실가스 감축에 필요한 안정적인 원료 확보는 국내 미이용 산림바이오매스(2016년 415만 m3)의 활용과 국외의 REDD+, 바이오매스 조림사업 등의 국외 사업을 포함하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 국내 목재 바이오매스 현황 및 국내 목재칩 산업 동향을 분석하고, 해외로부터 안정적인 에너지 원료 수급을 위한 사업구조를 도출한다.
국내 산업 동향 분석은 2016년에 산림청에서 시행한 ‘목재 이용법 이행기반 구축사업’의 연구결과와 목재칩연합회 등의 목재칩 관련업체와의 면담 조사로 진행되었다. 또한 세마랑 조림 지역에 대한 생산 여건을 조사하기 위해 현지 가공 공장과 항구를 방문 조사하였다.
연구 대상지는 2013년부터 시작된 인도네시아 세마랑 지역의 목재바이오매스 시험 조림지역으로, 인도네시아 국영영림공사(Perum Perhutani)의 중부 자바에 위치한 세마랑 관리소 국유림이다. 시험 조림사업의 내용은 다음과 같다.
3. 결과 및 고찰
3.1 산업 동향
3.1.1 국내 목재칩 산업구조
국내 목재칩 산업구조를 조사하기 위해, 산림청에서 2016년 시행한 목재이용법 이행기반 구축사업의 연구결과를 분석하였다.
3.1.1.1 목재칩 생산업체
목재칩 생산업체는 2016년 기준으로 수입업체가 1개, 생산업체는 58개로 펄프용, 보드용, 연료용에 따라 사업 종류가 구분된다. 그 결과, 연료용 칩 생산업체가 55.2%로 가장 높았으며, 보드용 생산업체가 44.8%, 펄프용 칩 생산업체가 20.7%이었다. 목재칩 생산량은 총 1,851,914 톤으로 펄프용이 48.6%으로 가장 높았고, 다음으로 연료용이 34.4%, 보드용이 16.7%, 기타(톱밥, 조경 깔개용 등)가 0.3% 순이었다.5)
목재칩의 주요 원자재 사용 현황은 Table 2에 나타내었다. 수입재 원목의 경우 ‘0’으로 나타났고, 100% 국산재를 사용하고 있다. 국산재는 총 1,136,477 m3 중 96.7%가 펄프용으로 대부분 이용되고, 국내 산림에서 생산되는 원목을 100% 활용하고 있다. 원목 외는 총 999,467 m3 중 61.5%가 연료용으로, 38.2%가 보드용으로 나타났다. 특히 Table 3의 결과와 같이 연료용은 폐목재 비중이 임지 잔재와 산업 부산물(죽데기, 톱밥)과 비교할 때 81.1%로 매우 높았다. 보드용 또한 총 원자재 중 64.8%가 재활용 자재로 생산되고 있다.
Table 2.
Status of usage of the major sources for wood chip
(Unit: m3, %)
Table 3.
Status of usage of the major sources except log
(Unit: m3, %)
3.1.1.2 목재칩 유통경로 및 수출입
목재칩 유통경로는 Fig. 1와 같다. ‘국내생산-유통업체-화력발전소 및 열 병합발전소,’ ‘국내생산-유통업체-파티클보드 제조용,’ ‘국내생산-제재-제지 생산,’ ‘목재칩-국내생산-공장, 소비자/목재칩-퇴비용/목재칩-소비자’5)로 비교적 단순한 구조로 조사되었다.
2016년 기준으로 각 국가별 목재칩 수출입량은 Table 4와 같다. 목재칩 수출량은 없는 것으로 나타났으며, 수입은 보드용이 95.9%로 가장 높은 비중을 차지하였다. 펄프용의 경우, 2015년에 비해 수입 물량과 구입 금액이 크게 증가하였다
Table 4.
Import volume of wood chips by country
위의 결과를 종합하여 국내 목재칩 산업구조를 살펴볼 때, 국내 순수 원목이 100% 펄프용으로 사용되며, 보드용 생산은 국내에서는 원목 외가 일부 사용된다. 대부분은 베트남, 태국, 말레이시아 등 동남아시아 국가의 수입에 의존하고 있다. 연료용 칩의 원료는 국내산이 사용되고 있으나, 순수 목재의 원자재보다는 건축 폐목재 등 재활용 자재가 80% 이상 저가의 Bio-SRF로 생산되어 공급되고 있다.
3.1.2 국내 목재 바이오매스 산업
국내에서 목재칩은 연료용, 펄프용, 보드용으로 크게 구분할 수 있다. 연료용 목재칩은 산림에서 생산한 원목이나, 오염물질이 없는 1등급 폐목재를 파쇄한 목재칩을 말한다.
국내에서 목재칩을 실제 연료로 활용한 사례는 제주도 소나무재선충 피해목을 파쇄한 목재칩을 사용한 소형발전소(이웰) 이외에는 없다. 그 이유는 첫째 국내 산림에서 생산되는 원목칩은 REC 인증을 받을 수 없기 때문이다. 다시 말해, 발전사업자가 신재생에너지 설비를 이용하여 전기를 생산· 공급하였음을 증명 받을 수 없다. 국내에서 생산되는 원목은 2014년에 ‘산림사업과 산지개발에서 생산한 원목은 신재생에너지 공급인증서(REC)를 적용하지 않는다’는 항목이 산업통상자원부 고시에 추가되었다. 이는 원료의 쏠림 현상을 방지하고, 국내 원목칩을 원료로 사용하는 펄프, 제지, 보드 등 관련산업을 보호하기 위함이다. 둘째 숲가꾸기 등에서 발생하는 부산물에 대한 사용시 수집 비용이 높고, 나무가 성장할 때 흡수한 수분으로 인해 발열량이 낮다. 산림 부산물을 연료로 사용하려면 건조 비용이 추가된다. 건조 비용은 특히 Table 5의 내용과 같이 평균 함수율, 원료 구입가격, 건조 로스 부분에서 원목칩과 폐목재칩이 크게 차이를 보인다. 이에 따라 발전사업자들은 원목 또는 부산물보다는 가격이 낮은 폐목재 고형연료(BIO-SRF)를 더 선호한다.
Table 5.
Comparison of production costs between solid wood chips and BIO-SRF6)
| Item | Average moisture content | Purchasing price of raw materials | Loss on drying |
|---|---|---|---|
| Solid wood chips | 45-55% | KRW 65,000-75,000/ton | 25-35% |
| Wood waste chips | 20-35% | KRW 30,000-20,000/ton | 5% or less |
BIO-SRF는 환경부 관할아래 폐기물 관리법상 폐기물로 지정된 폐목재를 파쇄한 목재칩으로, REC를 판매하는 여러 업체들이 가장 많이 사용하는 바이오매스이다. 신재생에너지는 태양광, 풍력, 바이오, 수력, 지열, 폐기물로 구분하고 있는데 원목칩은 바이오로 포함되고, BIO-SRF는 폐기물로 구분할 수 있다.
하지만 목재 바이오매스라는 개념아래 산림과 목재 산업체에서 발생한 원목 또는 부산물 등과 같은 순수 목재와 유해물질이 함유된 폐목재를 구분하지 않아, 바이오매스 발전의 연소시 발암물질과 미세먼지가 다량으로 검출되는 사례가 빈번이 발생하게 되었다. 이에 따라 청정에너지원으로의 이미지가 실추되고, 제도적·정책적 혼선을 가중시켜왔다.
3.2 세마랑 바이오매스 조림 지역의 목재칩 생산
3.2.1 가공
한국임업진흥원은 인도네시아 국영영림공사(Perum Perhutani)와 벌채계약을 통해 중주 자바의 세마랑 지역에 2017년까지 2,000 ha 시범 조림을 완료하였다. 조림된 2,000 ha의 시범 벌채 통해 국내 반입을 계획 중에 있으나, 현지 가공 여건에 따른 어려움이 발생하고 있다.
세마랑의 가공 공장은 Fig. 2와 3 같이 인근 합판공장에서 발생하는 폐잔재를 활용하여, 목재펠릿을 생산하고 있다. 목재펠릿의 함수량 기준은 15% 내외로, 현지의 폐잔재로 생산된 목재펠릿은 5%로 조사되었다. 함수량이 기준에 부합하므로, 별도의 건조비가 발생하지 않는다. 이에 따라 공장의 가공 프로세스는 폐자재 → chipping → 톱밥 → 목재팰릿으로 가동 중이다.
반면 조림목(글릴리시디아)을 벌채하여 조림지에서 공장까지 운송할 경우, 거리는 41 km로 차량으로 약 1시간이 소요된다. 조림목이 현지 공장에 도착할 때 함수율은 50%로 Fig. 2와 같이 외부에서 건조를 하더라도, 기기로 재건조하는 공정을 거쳐야 목재펠릿의 함수율이 충족된다. 즉, 글릴리시디아 → chipping → 톱밥 → 건조 → 목재펠릿 제조 순으로 기존의 공장의 가공 프로세스에 변화를 주기 때문에 생산 단가가 상승하고, 타 제품과의 가격 경쟁력이 저하 될 수 있다. 따라서 장기적인 사업관점에서 생산단가 절감을 위한 목재칩 자체 공장이 필요할 것으로 판단된다.
3.2.2 세마랑 국제 항구(Tanjun Emas Port)
조림목이 목재칩으로 국내에 반입하기 위해서는 건조가 매우 중요하며, 칩을 저장할 수 시설이 필요하다. 동남아시아에서 목재칩을 생산하여 유럽으로 수송하는 경우, 함수율 25%에 부합하기 위해 벌채한 목재를 현장에 방치하여 1차 건조를 시킨 후, 목재칩을 생산한다. 그 다음 실내 창고에 보관하여 다시 건조시키는 과정을 거친다. 이 때 환풍기는 습한 공기를 순환시키며 실내에서는 쌓아놓은 목재칩을 뒤집어서 골고루 건조될 수 있도록 한다.7)
스마랑 국제 항구(Tanjun Emas Port)에는 보관 창고와 관련하여 부두관리회사와 임대계약으로 이용 가능한 것으로 확인되었다. 목재칩 창고의 실내 적재량은 Table 6로 예상된다. 약 3 m로 목재칩 적재 높이를 추정할 때 창고 1 개당(0.4 ha)로 12,000톤이 가능하다.
3.3 국외 원료 수급에 대한 사업구조
3.3.1 사업구조의 필요성
국내에서는 순수 목재 연료와 폐목재에 대한 문제점이 발생하고, 이에 대한 해결방안으로 순수 목재 연료에 대한 REC 가중치 상향이 지속적으로 제기되어 왔다. 최근 산업통장자원부는 RPS 공청회를 통해 Table 7과 같이 2018년에 REC 가중치 개정안을 발표했다. 큰 투자 없이 손쉽게 REC를 발급받는 석탄발전 혼소는 REC 가중치를 하향하였고, 목질계 전소는 단계별로 하향 추진될 예정이다. 반면 국내산 바이오매스 활용 촉진을 위해 가중치 대상에서 미이용 산림바이오를 신설하고, 가중치 또한 상향 조정하였다.
Table 7.
Details of revision of REC weight in the biofuel section8)
현재 우리나라의 경우, 산림청의 목질 에너지산업 육성정책이 원재료 공급 확보 보다는 수요 창출 쪽에 무게 중심이 많이 쏠려 있는 상황이다. 또한 국내에서 숲가꾸기를 통해 나온 부산물을 이용한 다양한 활용방안을 연구 검토하는 단계9)이다. 향후 미이용 산림바이오의 효율적으로 활용하기 위한 방안 마련과 적용대상 및 시기, Bio-SRF에 대한 관리체계 등 해결해야 할 사항들이 남아있고, 국내에 정착되기까지 상당한 시간이 소요될 것으로 고려된다.
또한 BAU 대비 37%라는 온실가스 감축 목표 중 4.4%를 해외 바이오조림사업 또는 REDD+ 사업으로 감축 계획을 국가차원에서 수행해야 하므로, 국내 산림 바이오매스 자원화 만큼이나 국외로부터 원료를 수급할 수 있는 효율적인 구조가 필요하다.
3.3.2 인니 바이오매스 시험조림사업의 효율적 사업구조
인니 바이오매스 시험조림사업은 Fig. 4와 같이 생산-가공-이용으로 구분하고, 관련되는 주체를 포함하는 컨소시엄을 구성하는 것이 효율적인 사업구조로 판단된다.
컨소시엄은 공통의 목적을 위한 협회나 조합을 가리키며, 특히 정부나 공공기관이 추진하는 대규모 사업에 여러 개의 업체가 한 회사의 형태로 참여하는 경우도 해당된다. 구성 방법은 주 사업자를 주축으로, 크고 작은 업체들이 참여하는 것이 일반적이다.
해당사업의 컨소시엄은 크게 조림 컨소시엄과 가공 컨소시엄으로 구성할 수 있다. 조림 컨소시엄의 참여 주체는 민간조림투자업체, 국내 발전사업자, 임업진흥원이며, 가공 컨소시엄은 민간전문기업(가공), 임업진흥원이다. 조림 컨소시엄에 최종 수요자인 국내발전사업자가 직접 원료 생산에 투자함으로써 수요처 확보 및 부족한 재원을 보충할 수 있기에 안정적이고 효율적인 구조가 가능할 것으로 보인다.
공기업 간(산림청-환경부-관세청 등) 의견 조율 및 원스톱 서비스(one-stop-service)가 가능하도록 조치하여 국내반입과정에서 병목현상을 줄일 수 있도록 지원하는 것이 중요하다. 또한 중장기적 사업 추진 시 공기업 내 리스크 관리 시스템 또한 강화해야 한다. 공기업 해외 사업의 경우 조직 내 도덕적 해이가 발생할 가능성이 높기에 외부 민간 전문가 참여하는 (가칭)리스크관리위원회10)를 설치하여 해외시장 진출에 따른 리스크를 사업 추진 단계별 및 사업 유형별로 판단할 수 있도록 해야 한다.
4. 결 론
2012년 녹색사업단(현 한국임업진흥원)에서 실시하고 있는 ‘인도네시아 목재바이오매스 조림사업’은 2017년까지 2,000 ha의 조림을 완료하였다. 국내 발전사가 안정적인 원료 수급에 대한 많은 비용과 노력을 투입하고 있는 상황에서 한국임업진흥원의 인도네시아 시범조림사업과 이에 대한 사업구조 도출은 안정적인 에너지 원료 공급처 확보에 중요한 밑거름이 될 수 있다.
2018년 산업통상자원부의 REC 가중치 개정은 석탄혼소에 대한 가중치를 제외하고, 점차 전소발전으로 전환을 유도하고 있다. 전소 발전의 경우, 목재펠릿보다는 목재칩의 가공단계가 단순하여, 대량 생산 및 운송이 가능하므로 단가를 절감할 수 있다. 따라서 인도네시아 세마랑 지역의 바이오 연료는 목재칩으로서 국내로 반입되는 것이 타당하다고 판단된다.
이를 위해 현지의 가공 공장은 펠릿만 생산 가능하며, 함수율에 따른 가공 프로세스 변화로 생산단가가 상승하는 점을 감안한다면 목재칩을 위한 자체 공장 설립이 중장기적 사업 구조에서는 필요하다. 또한 세마랑 항구의 목재칩을 위한 창고가 임대계약을 통해 가능하므로 선적 시스템 등에 대한 효율적 생산 체계가 구체적으로 정립되어야 한다.
인니 바이오매스 조림목사업은 생산-가공-이용으로 구분하고, 관련되는 주체를 포함하는 컨소시엄을 구성하는 것이 효율적인 사업구조로 판단된다. 해당사업의 컨소시엄은 크게 조림 컨소시엄과 가공 컨소시엄으로 구성할 수 있다. 조림컨소시엄의 참여 주체는 민간조림투자업체, 국내 발전사업자, 임업진흥원이며, 가공 컨소시엄은 민간전문기업(가공), 임업진흥원이다. 조림컨소시엄에 최종 수요자인 국내발전사업자가 직접 원료 생산에 투자함으로써 수요처 확보 및 부족한 재원을 보충할 수 있기에 안정적이고 효율적인 구조가 가능할 것으로 보인다.
최종적으로 목재 바이오매스의 원료 수급은 국내 및 국외 두 방향으로 진행되어야 한다. 국내의 경우, 최근 새롭게 개정된 REC 가중치는 국내 미이용 산림바이오자원을 연료원으로 활성화 할 수 있도록 가중치를 상향 조정하였다. 하지만 안정적 원료 수급을 위한 경제성 분석과 관리체계 등 국내에 정착화되도록 연구개발이 적극적으로 필요하다. 국외는 원료 확보를 위해 바이오에너지 조림사업이 확대되어야 한다. 바이오 에너지조림에서 생산되는 순수 목재는 해당 원목의 이력이 확실하기 때문에 경제적· 환경적으로 타당하고, 에너지 연료로서 안전하다. 따라서 바이오 조림에서 생산된 목재에 대한 인증제도, REC 가중치 규정 마련 등 제도적 지원이 이루어져야 한다.
