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[특집] ②바이오연료, 新 원료 찾기
쏘니
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2009.05.21 09:58
2009.05.21 <산업뉴스>
현대 문명은 위기를 맞고 있다. 산업화를 가능케 했던 화석연료의 고갈은 인류 문명의 지속에 큰 위협 요인이 되고 있다. 우리나라는 물론 전 세계가 화석연료 고갈에 따른 에너지 안보 및 지구적인 대재앙이라는 위기 극복을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 유력한 대안으로 꼽히는 신재생에너지 분야는 2차전지와 태양광이나 풍력, 바이오연료 정도가 각광을 받고 있는 정도다. 이 같은 산업에 참여하고 있는 업종은 어디일까. 아이러니하게도 그동안 굴뚝산업이라는 오해를 받았던 석유․화학기업들이 주축이다. ´석유´라는 원료를 탈피해 에너지기업으로 사업영역을 확대하고 있는 것이다. 이에 따라 EBN은 창간 9주년을 맞아 화석연료를 대체하고 친환경 에너지로 부상하고 있는 다양한 신재생에너지에 대한 정부의 지원 및 정책을 비롯, 해외의 기술개발 현황과 상업화 및 국내 현주소를 살펴본다.<편집자주>
바이오연료에 대한 관심이 예전 같지 않다. 지난 바이오에탄올의 생산 증가로 인해 원료인 옥수수에 대한 수요를 증가시켜 옥수수 등 곡물 가격 폭등이라는 결과를 초래했을 뿐만 아니라 바이오연료의 급속한 성장으로 인해 오히려 삼림 파괴가 가속화되는 등 환경에 악영향을 미치고 있다. 때문에 미국, 일본, EU 등 선진국들은 기존 정책을 수정하거나 새로운 정책을 수립하고 있다.
특히 곡물 원료를 벗어난 셀룰로오스계 바이오연료나 해조류, 폐기물을 연료로 재활용하는 방식에 초점이 맞춰지고 있다. 국내 바이오연료 사업은 아직 초보적인 수준에 머물고 있다. 정부는 바이오연료 보급과 상용화에 대한 로드맵을 확정하지 않은 상황이다. SK케미칼이 바이오디젤을 생산해 공급하고 있을 뿐, 민간과 학계를 중심으로 바이오부탄올 등에 대해 개발을 추진하고 있는 실정이다.
미국, 일본, EU 등 선진국들은 기존 정책을 수정하거나 새로운 정책을 수립하고 있다. 특히 곡물 원료를 벗어난 셀룰로오스계 바이오연료나 해조류, 폐기물을 연료로 재활용하는 방식에 초점이 맞춰지고 있다.
우선, 셀룰로오스계 바이오연료란 식물의 줄기와 가지처럼 식물의 구조를 이루고 있는 부분에 들어 있는, 식용으로 사용할 수 없는 셀룰로오스나 반(半)셀룰로오스를 이용해 만들어지는 연료로, 주로 에탄올을 의미한다.
이 방식은 기존의 바이오연료와 달리 ‘연료냐 식량이냐’의 갈등에서 자유롭다는 장점이 있다. 특히 셀룰로오스계 에탄올은 기존 옥수수 기반 에탄올에 비해 온실가스 저감 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.
또한 미국과 EU, 일본 등 주요 선진국들은 목재 찌꺼기나 해조류와 같은 폐기물을 활용한 신(新)바이오연료의 개발에 초점을 맞추고 있다.
美, ´녹색성장´ 바이오디젤 혼합비 50%로 늘려
미국의 연간 바이오에탄올 생산량은 185억ℓ로 세계 전체 생산량의 35.2%를 점유하고 있다. 2위인 브라질은 178억ℓ로, 양국이 세계 에탄올 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 것이다.
미국 정부는 2012년까지 바이오연료를 연간 75억갤런(284억ℓ) 사용하겠다는 정책(Energy Independence and Security Act of 2005)을 내놓고 있다.
또 공해 물질 저감을 위해 가솔린에 섞던 MTBE(화석 휘발유 첨가제)가 지하수 오염 문제를 유발하자 지난 2006년부터 MTBE 대신 에탄올을 사용하게 된 것도 물량 급증의 원인으로 지적되고 있다.
지난 2007년 말 미국 정부는 ‘재생가능 연료의 기준’을 수정하고 이와 관련된 조항을 추가로 제정했다.
우선 2022년까지 360억갤런(1천362억ℓ)의 바이오연료를 소비한다는 목표를 설정했고, 그 중 210억갤런은 ‘개량 바이오연료(advanced biofuel)’, 즉 기존 옥수수 기반 에탄올 이외의 바이오연료로 채워 나간다는 계획이다.
특히 셀룰로오스계 물질로부터 생산된 바이오연료 소비량은 2022년까지 약 160억갤런으로, 전체의 44%, 개량 바이오연료의 76%를 점유하도록 한다는 계획이다.
또한 원료재배 및 수송비용의 경우 2012년까지 갤런당 비용을 0.37달러 수준으로, 이후 2017년까지 0.33달러 수준으로 낮출 것을 목표로 하고 있다.
또 제품생산 단계에서의 비용은 2012년까지 갤런당 0.92달러, 2017년까지 0.60달러 수준을 목표로 하고 있다.
유통 인프라 구축 차원에서는 2012년까지 에탄올을 각각 15% 및 20% 혼합한 E15와 E20 기준을 개발하고, 2017년까지는 240억갤런을 이용할 수 있는 유통 인프라를 마련할 계획이다.
미국은 바이오디젤에 대해서도 생산량을 늘려 나갈 계획이다. 미국 정부에 따르면, 바이오디젤의 경우 2006년부터 2015년까지 약 2억4천만배럴의 원유를 대체할 것으로 기대하고 있다. 바이오디젤업체들은 2015년까지 약 8억1천만달러 가량을 투자할 것으로 예상되고 있다.
2005년부터 2015년까지 약 240억달러의 경제 효과 및 향후 3만9천명의 고용 창출 효과도 기대되고 있다. 미국 정부는 지금까지 B20(바이오디젤 20%, 일반디젤 80% 혼합 연료) 이하의 사용이 가장 일반적이었지만 B50 등 순도가 높은 바이오디젤에 대한 사용도 늘리고 있다.
단, 바이오디젤이 디젤원유에 비해 갤런당 약 20센트에서 2달러까지 더 비싼 것으로 추정되고 있어 대중화를 위한 생산비용 절감이 관건으로 떠오르고 있다.
日, 미이용 자원․폐기물 활용에 초점
일본의 경우 수입 곡물 기반의 바이오연료보다는 우선적으로 자체 조달이 가능한 미이용 자원과 폐기물의 활용을 늘리는 데 정책의 초점이 맞춰지고 있다.
일본은 바이오에탄올 3%, 바이오디젤은 5%를 섞은 휘발유를 이용할 수 있도록 규정하고 있지만, 일부 지역에서만 시행하고 있을 뿐 아직 활성화되지 않고 있다.
일본은 지난해 12월에 바이오연료에 관한 도입목표 및 지속성 기준을 정한 ‘재생가능에너지 이용 촉진 지령’을 채택, 화석연료의 온실효과 가스배출량을 100으로 한 경우 배출량이 65% 이하의 바이오연료를 추구하는 기준을 담았다.
일본 에너지경제연구소에 따르면, 휴경지를 활용해 작물을 대량으로 재배한다 해도 연간 휘발유 판매량의 1~2% 정도에 불과해 효과가 미미할 것으로 예측되고 있다.
일본은 장기적으로 바이오매스 중 구체적으로 어떤 자원을 이용하고, 어떤 실행 단계를 거칠지를 구상한 2025년까지의 로드맵을 작성해 놓고 있다.
미이용자원 중 볏짚, 폐기물은 목재 폐기물 위주로 개발할 예정으로, 각 자원에 대해 생산 비용을 ℓ당 100엔 미만으로 낮출 것을 목표로 하고 있다.
특히 벼를 이용한 셀룰로오스계 에탄올 개발에 주력하고 있다. 이는 일본에서는 작물가운데서는 벼가 가장 많이 재배되고 있으며, 현재 70만ha 이상인 휴경 논을 경작할 경우 대량의 에탄올 원료를 생산할 수 있기 때문이다.
일본 바이오연료 정책의 또 다른 특징은 전국을 지역 단위로 나눠 각 지역에서 바이오매스 수집에서부터 바이오연료 생산‧사용에 이르기까지 모든 단계가 유기적으로 이루어지도록 한다는 점이다.
‘바이오매스 타운(biomass town)’이라 불리는 이같은 지역단위를 구축함으로써 바이오연료 원료의 수집과 수송을 쉽게 하고 각 지역 사정에 맞는 자원을 개발해 사용할 수 있다는 장점을 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다.
일본은 2010년까지 약 500개의 타운을 건설할 계획이며, 현재 10개 지역에서 이러한 사업을 시범적으로 실시하고 있다.
EU, 유채 원료로 바이오디젤 年 56억ℓ 생산
EU는 바이오디젤을 가장 많이 생산하는 지역으로, 바이오연료 시장이 바이오에탄올보다는 바이오디젤 위주로 형성돼 있다.
EU에서는 지난 2002년에 12억ℓ의 바이오디젤을 생산했고, 2006년 5배에 달하는 56억ℓ의 바이오디젤을 생산하는 등 급속한 증가세를 보이고 있다. 2006년 생산량은 전세계 바이오디젤 생산량의 70% 이상을 점유했다.
EU는 대체 비율을 2010년 5.75%, 2020년까지 10%까지 제고하는 것을 목표로 삼고 있다.
유럽 지역에서는 바이오디젤의 주요 원료로 유채를 사용하고 있으며, 현재 유럽에서 재배되고 있는 유채의 60%가 바이오디젤 생산에 이용되고 있다.
그러나 이는 유럽 총 디젤 수요 물량의 1.7%에 불과한 수준이다. 유럽의 모든 유채 재배 물량을 바이오디젤에 사용한다 해도 유럽 전체의 디젤 수요의 2.5%를 대체할 수 있을 뿐이다.
현재 바이오디젤 생산원가 중 원료의 비중이 80%를 넘고 있는데, 최근 바이오디젤 원료 작물의 가격 폭등으로 인해 기존의 화석연료 디젤과 겨룰만한 가격 경쟁력을 갖기 위해서는 더 많은 세금 지원이 필요하다는 지적이다.
그러나 공격적인 세금 감면을 통해 바이오디젤 보급에 적극적이었던 독일 같은 국가도 지나친 세수 감소로 인해 최근 세금 감면 혜택을 줄이고 있는 상황이다.
최근 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로 BTL(Biomass-to-Liquids) 생산기술에 대한 관심이 급증하는 추세다.
BTL이란 셀룰로오스계 에탄올 생산 방법에 사용되는 셀룰로오스나 반(半)셀룰로오스 원료를 사용하면서 셀룰로오스 에탄올 생산공정과 다른 공정을 통해 합성가스를 만드는 과정이다.
이때 만들어진 합성가스는 GTL, CTL에서 사용하는 공정인 Fischer-Tropsch 공정 방법을 통해 최종적으로 합성디젤로 전환된다.
현재 이러한 방법은 기술적인 부분에서 아직 개선해야 할 점이 많이 있지만, 기존 곡물원료가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위한 대안으로서 많은 국가들이 기술 개발 노력을 집중하고 있다.
국내 바이오연료 기술 ´걸음마 단계´…정부지원 로드맵 마련 착수
우리나라의 경우 바이오디젤은 전체 디젤의 1%를 차지하고 있으며 바이오에탄올은 아직 보급되지 않고 있다.
현재 바이오디젤의 경우 정유사의 자발적 협약 형식으로 경유에 1.5%를 혼합하고 있으며, 정부는 혼합 비율을 매년 0.5%씩 늘려 2012년에는 3%, 중장기적으로 5%로 끌어올릴 예정이다.
바이오디젤을 20% 포함한 수송용 연료도 일부 사용되고 있으나 법적으로 사용 조건 등에 제약조건이 많아 관공서 일부 차량에만 사용되고 있는 실정이다.
국내에서는 SK케미칼이 바이오에너지 업계 최초로 유화설비(DMT)를 활용한 바이오디젤 생산기술 개발에 성공하고, 지난 3월부터 생산을 하고 있다. 연산 12만t의 바이오디젤을 생산할 수 있는 능력을 갖췄다.
SK케미칼의 바이오디젤은 식물성 기름을 메탄올과 반응시켜 기존 경유 엔진에 사용 가능한 기름 형태로 만든 것이다.
바이오에탄올의 경우 기존 저장 시설과 현재 운행 중인 차량에 문제가 없는지 실험 단계에 있으며, 실제 사용은 오는 2011년 이후에나 가능할 것으로 예상된다.
LG경제연구원은 바이오연료를 수소연료전지로 넘어가기 전의 중간단계로 보고, 바이오연료에 대한 관심과 지원을 한층 더 강화해야 할 필요가 있다고 지적했다.
그런 측면에서 에너지안보 차원에서 자국 내 미이용 자원이나 또는 폐기물 중 바이오연료의 원료로서 가장 적합한 것이 무엇인지 조사하고, 이를 기반으로 한 셀룰로오스계 바이오연료 생산 기술 개발 정책이 필요하다는 지적이다.
국내 바이오연료 관련 기술이 선진국보다 현저히 낮은 상황임에도 불구하고 정부의 관련 예산 집행이 점차 줄어드는 추세인 것도 문제점으로 꼽히고 있다.
당장 수익성을 내기 어려운 사업이니 만큼 정부 주도로 기술개발을 추진하거나 민간 기업 및 연구기관의 기술개발을 적극 지원할 필요가 있을 것으로 지적되고 있다.
정부는 국내 바이오디젤, 바이오가스 등을 지난해 44만8천TOE에서 올해 60만6천TOE 수준으로 확대키로 했다. 수송용 바이오연료 혼합사용 의무제(RFS : Renewable Fuel Standard) 도입을 위한 정책연구도 추진할 방침이다.
이와 함께 바이오연료의 단계적 도입방안, 국내 조달 가능성 및 공급에 따른 가격 상승, 보급 유통 인프라 구축 등에 대해서도 집중 검토할 예정이다.
국내에서 비식용 작물이나 폐기물을 원료로 하는 대표적인 바이오연료 기술 개발 사례로, 최근 GS칼텍스와 카이스트(KAIST)에 의해 개발된 ‘바이오부탄올 균주’를 꼽을 수 있다.
양측은 폐목재, 볏짚, 잉여 사탕수수 등 비식용 바이오매스를 이용해 차세대 바이오연료인 바이오부탄올을 선택적으로 많이 생산하는 대사공학적으로 개량된 균주를 개발했다.
이 균주를 사용할 경우 아세톤의 생산을 억제하고 부탄올과 에탄올만 6대 1의 비율로 생산되며, 아세톤을 부탄올로부터 분리할 필요가 없어 공정비용을 절감할 수 있다.
부탄올은 탄소가 4개로 구성된 알코올로서 ℓ당 에너지량이 7천323kcal로, 현재 널리 사용되고 있는 바이오에탄올의 에너지량 5천592kcal보다 단위 부피당 에너지량이 30% 이상 높으며, 가솔린(휘발유. 7천656kcal)과도 큰 차이가 없다.
바이오에탄올은 철도나 바지선, 트럭 등으로 운송해야 하는 반면, 부탄올은 흡수성이 적어 상(相)이 분리되는 문제나 부식성의 우려가 없기 때문에 기존 연료수송 파이프라인을 통해 수송이 가능하다는 장점이 있다.
또한 국립 수산과학원은 지난해 12월 갈조류에서 자동차 연료용 바이오에탄올을 생산할 수 있는 기술을 개발, 올해부터 5년간 개발기술에 대한 실용화연구를 산학연 공동으로 추진한다고 밝힌 바 있다.
수산과학원은 해조류바이오연구단을 만들어 SK에너지, 부경대 등이 참여하는 산학연 기술개발 협력 체제를 구축해 해조류 그린에너지 개발을 추진해 왔다.
이번 기술은 갈조류 1t에서 바이오에탄올 23ℓ를 생산할 수 있는 기술로, 수산과학원은 바이오에너지 공정개선 등을 통해 갈조류 1t에서 바이오에탄올을 50ℓ까지 뽑아내는 것을 목표로 연구를 진행할 예정이다.
<전문은 EBN 화학정보 195호 참조>
박용환 기자 yhpark@ebn.co.kr
현대 문명은 위기를 맞고 있다. 산업화를 가능케 했던 화석연료의 고갈은 인류 문명의 지속에 큰 위협 요인이 되고 있다. 우리나라는 물론 전 세계가 화석연료 고갈에 따른 에너지 안보 및 지구적인 대재앙이라는 위기 극복을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 유력한 대안으로 꼽히는 신재생에너지 분야는 2차전지와 태양광이나 풍력, 바이오연료 정도가 각광을 받고 있는 정도다. 이 같은 산업에 참여하고 있는 업종은 어디일까. 아이러니하게도 그동안 굴뚝산업이라는 오해를 받았던 석유․화학기업들이 주축이다. ´석유´라는 원료를 탈피해 에너지기업으로 사업영역을 확대하고 있는 것이다. 이에 따라 EBN은 창간 9주년을 맞아 화석연료를 대체하고 친환경 에너지로 부상하고 있는 다양한 신재생에너지에 대한 정부의 지원 및 정책을 비롯, 해외의 기술개발 현황과 상업화 및 국내 현주소를 살펴본다.<편집자주>
바이오연료에 대한 관심이 예전 같지 않다. 지난 바이오에탄올의 생산 증가로 인해 원료인 옥수수에 대한 수요를 증가시켜 옥수수 등 곡물 가격 폭등이라는 결과를 초래했을 뿐만 아니라 바이오연료의 급속한 성장으로 인해 오히려 삼림 파괴가 가속화되는 등 환경에 악영향을 미치고 있다. 때문에 미국, 일본, EU 등 선진국들은 기존 정책을 수정하거나 새로운 정책을 수립하고 있다.
특히 곡물 원료를 벗어난 셀룰로오스계 바이오연료나 해조류, 폐기물을 연료로 재활용하는 방식에 초점이 맞춰지고 있다. 국내 바이오연료 사업은 아직 초보적인 수준에 머물고 있다. 정부는 바이오연료 보급과 상용화에 대한 로드맵을 확정하지 않은 상황이다. SK케미칼이 바이오디젤을 생산해 공급하고 있을 뿐, 민간과 학계를 중심으로 바이오부탄올 등에 대해 개발을 추진하고 있는 실정이다.
미국, 일본, EU 등 선진국들은 기존 정책을 수정하거나 새로운 정책을 수립하고 있다. 특히 곡물 원료를 벗어난 셀룰로오스계 바이오연료나 해조류, 폐기물을 연료로 재활용하는 방식에 초점이 맞춰지고 있다.
우선, 셀룰로오스계 바이오연료란 식물의 줄기와 가지처럼 식물의 구조를 이루고 있는 부분에 들어 있는, 식용으로 사용할 수 없는 셀룰로오스나 반(半)셀룰로오스를 이용해 만들어지는 연료로, 주로 에탄올을 의미한다.
이 방식은 기존의 바이오연료와 달리 ‘연료냐 식량이냐’의 갈등에서 자유롭다는 장점이 있다. 특히 셀룰로오스계 에탄올은 기존 옥수수 기반 에탄올에 비해 온실가스 저감 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.
또한 미국과 EU, 일본 등 주요 선진국들은 목재 찌꺼기나 해조류와 같은 폐기물을 활용한 신(新)바이오연료의 개발에 초점을 맞추고 있다.
美, ´녹색성장´ 바이오디젤 혼합비 50%로 늘려
미국의 연간 바이오에탄올 생산량은 185억ℓ로 세계 전체 생산량의 35.2%를 점유하고 있다. 2위인 브라질은 178억ℓ로, 양국이 세계 에탄올 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 것이다.
미국 정부는 2012년까지 바이오연료를 연간 75억갤런(284억ℓ) 사용하겠다는 정책(Energy Independence and Security Act of 2005)을 내놓고 있다.
또 공해 물질 저감을 위해 가솔린에 섞던 MTBE(화석 휘발유 첨가제)가 지하수 오염 문제를 유발하자 지난 2006년부터 MTBE 대신 에탄올을 사용하게 된 것도 물량 급증의 원인으로 지적되고 있다.
지난 2007년 말 미국 정부는 ‘재생가능 연료의 기준’을 수정하고 이와 관련된 조항을 추가로 제정했다.
우선 2022년까지 360억갤런(1천362억ℓ)의 바이오연료를 소비한다는 목표를 설정했고, 그 중 210억갤런은 ‘개량 바이오연료(advanced biofuel)’, 즉 기존 옥수수 기반 에탄올 이외의 바이오연료로 채워 나간다는 계획이다.
특히 셀룰로오스계 물질로부터 생산된 바이오연료 소비량은 2022년까지 약 160억갤런으로, 전체의 44%, 개량 바이오연료의 76%를 점유하도록 한다는 계획이다.
또한 원료재배 및 수송비용의 경우 2012년까지 갤런당 비용을 0.37달러 수준으로, 이후 2017년까지 0.33달러 수준으로 낮출 것을 목표로 하고 있다.
또 제품생산 단계에서의 비용은 2012년까지 갤런당 0.92달러, 2017년까지 0.60달러 수준을 목표로 하고 있다.
유통 인프라 구축 차원에서는 2012년까지 에탄올을 각각 15% 및 20% 혼합한 E15와 E20 기준을 개발하고, 2017년까지는 240억갤런을 이용할 수 있는 유통 인프라를 마련할 계획이다.
미국은 바이오디젤에 대해서도 생산량을 늘려 나갈 계획이다. 미국 정부에 따르면, 바이오디젤의 경우 2006년부터 2015년까지 약 2억4천만배럴의 원유를 대체할 것으로 기대하고 있다. 바이오디젤업체들은 2015년까지 약 8억1천만달러 가량을 투자할 것으로 예상되고 있다.
2005년부터 2015년까지 약 240억달러의 경제 효과 및 향후 3만9천명의 고용 창출 효과도 기대되고 있다. 미국 정부는 지금까지 B20(바이오디젤 20%, 일반디젤 80% 혼합 연료) 이하의 사용이 가장 일반적이었지만 B50 등 순도가 높은 바이오디젤에 대한 사용도 늘리고 있다.
단, 바이오디젤이 디젤원유에 비해 갤런당 약 20센트에서 2달러까지 더 비싼 것으로 추정되고 있어 대중화를 위한 생산비용 절감이 관건으로 떠오르고 있다.
日, 미이용 자원․폐기물 활용에 초점
일본의 경우 수입 곡물 기반의 바이오연료보다는 우선적으로 자체 조달이 가능한 미이용 자원과 폐기물의 활용을 늘리는 데 정책의 초점이 맞춰지고 있다.
일본은 바이오에탄올 3%, 바이오디젤은 5%를 섞은 휘발유를 이용할 수 있도록 규정하고 있지만, 일부 지역에서만 시행하고 있을 뿐 아직 활성화되지 않고 있다.
일본은 지난해 12월에 바이오연료에 관한 도입목표 및 지속성 기준을 정한 ‘재생가능에너지 이용 촉진 지령’을 채택, 화석연료의 온실효과 가스배출량을 100으로 한 경우 배출량이 65% 이하의 바이오연료를 추구하는 기준을 담았다.
일본 에너지경제연구소에 따르면, 휴경지를 활용해 작물을 대량으로 재배한다 해도 연간 휘발유 판매량의 1~2% 정도에 불과해 효과가 미미할 것으로 예측되고 있다.
일본은 장기적으로 바이오매스 중 구체적으로 어떤 자원을 이용하고, 어떤 실행 단계를 거칠지를 구상한 2025년까지의 로드맵을 작성해 놓고 있다.
미이용자원 중 볏짚, 폐기물은 목재 폐기물 위주로 개발할 예정으로, 각 자원에 대해 생산 비용을 ℓ당 100엔 미만으로 낮출 것을 목표로 하고 있다.
특히 벼를 이용한 셀룰로오스계 에탄올 개발에 주력하고 있다. 이는 일본에서는 작물가운데서는 벼가 가장 많이 재배되고 있으며, 현재 70만ha 이상인 휴경 논을 경작할 경우 대량의 에탄올 원료를 생산할 수 있기 때문이다.
일본 바이오연료 정책의 또 다른 특징은 전국을 지역 단위로 나눠 각 지역에서 바이오매스 수집에서부터 바이오연료 생산‧사용에 이르기까지 모든 단계가 유기적으로 이루어지도록 한다는 점이다.
‘바이오매스 타운(biomass town)’이라 불리는 이같은 지역단위를 구축함으로써 바이오연료 원료의 수집과 수송을 쉽게 하고 각 지역 사정에 맞는 자원을 개발해 사용할 수 있다는 장점을 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다.
일본은 2010년까지 약 500개의 타운을 건설할 계획이며, 현재 10개 지역에서 이러한 사업을 시범적으로 실시하고 있다.
EU, 유채 원료로 바이오디젤 年 56억ℓ 생산
EU는 바이오디젤을 가장 많이 생산하는 지역으로, 바이오연료 시장이 바이오에탄올보다는 바이오디젤 위주로 형성돼 있다.
EU에서는 지난 2002년에 12억ℓ의 바이오디젤을 생산했고, 2006년 5배에 달하는 56억ℓ의 바이오디젤을 생산하는 등 급속한 증가세를 보이고 있다. 2006년 생산량은 전세계 바이오디젤 생산량의 70% 이상을 점유했다.
EU는 대체 비율을 2010년 5.75%, 2020년까지 10%까지 제고하는 것을 목표로 삼고 있다.
유럽 지역에서는 바이오디젤의 주요 원료로 유채를 사용하고 있으며, 현재 유럽에서 재배되고 있는 유채의 60%가 바이오디젤 생산에 이용되고 있다.
그러나 이는 유럽 총 디젤 수요 물량의 1.7%에 불과한 수준이다. 유럽의 모든 유채 재배 물량을 바이오디젤에 사용한다 해도 유럽 전체의 디젤 수요의 2.5%를 대체할 수 있을 뿐이다.
현재 바이오디젤 생산원가 중 원료의 비중이 80%를 넘고 있는데, 최근 바이오디젤 원료 작물의 가격 폭등으로 인해 기존의 화석연료 디젤과 겨룰만한 가격 경쟁력을 갖기 위해서는 더 많은 세금 지원이 필요하다는 지적이다.
그러나 공격적인 세금 감면을 통해 바이오디젤 보급에 적극적이었던 독일 같은 국가도 지나친 세수 감소로 인해 최근 세금 감면 혜택을 줄이고 있는 상황이다.
최근 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로 BTL(Biomass-to-Liquids) 생산기술에 대한 관심이 급증하는 추세다.
BTL이란 셀룰로오스계 에탄올 생산 방법에 사용되는 셀룰로오스나 반(半)셀룰로오스 원료를 사용하면서 셀룰로오스 에탄올 생산공정과 다른 공정을 통해 합성가스를 만드는 과정이다.
이때 만들어진 합성가스는 GTL, CTL에서 사용하는 공정인 Fischer-Tropsch 공정 방법을 통해 최종적으로 합성디젤로 전환된다.
현재 이러한 방법은 기술적인 부분에서 아직 개선해야 할 점이 많이 있지만, 기존 곡물원료가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위한 대안으로서 많은 국가들이 기술 개발 노력을 집중하고 있다.
국내 바이오연료 기술 ´걸음마 단계´…정부지원 로드맵 마련 착수
우리나라의 경우 바이오디젤은 전체 디젤의 1%를 차지하고 있으며 바이오에탄올은 아직 보급되지 않고 있다.
현재 바이오디젤의 경우 정유사의 자발적 협약 형식으로 경유에 1.5%를 혼합하고 있으며, 정부는 혼합 비율을 매년 0.5%씩 늘려 2012년에는 3%, 중장기적으로 5%로 끌어올릴 예정이다.
바이오디젤을 20% 포함한 수송용 연료도 일부 사용되고 있으나 법적으로 사용 조건 등에 제약조건이 많아 관공서 일부 차량에만 사용되고 있는 실정이다.
국내에서는 SK케미칼이 바이오에너지 업계 최초로 유화설비(DMT)를 활용한 바이오디젤 생산기술 개발에 성공하고, 지난 3월부터 생산을 하고 있다. 연산 12만t의 바이오디젤을 생산할 수 있는 능력을 갖췄다.
SK케미칼의 바이오디젤은 식물성 기름을 메탄올과 반응시켜 기존 경유 엔진에 사용 가능한 기름 형태로 만든 것이다.
바이오에탄올의 경우 기존 저장 시설과 현재 운행 중인 차량에 문제가 없는지 실험 단계에 있으며, 실제 사용은 오는 2011년 이후에나 가능할 것으로 예상된다.
LG경제연구원은 바이오연료를 수소연료전지로 넘어가기 전의 중간단계로 보고, 바이오연료에 대한 관심과 지원을 한층 더 강화해야 할 필요가 있다고 지적했다.
그런 측면에서 에너지안보 차원에서 자국 내 미이용 자원이나 또는 폐기물 중 바이오연료의 원료로서 가장 적합한 것이 무엇인지 조사하고, 이를 기반으로 한 셀룰로오스계 바이오연료 생산 기술 개발 정책이 필요하다는 지적이다.
국내 바이오연료 관련 기술이 선진국보다 현저히 낮은 상황임에도 불구하고 정부의 관련 예산 집행이 점차 줄어드는 추세인 것도 문제점으로 꼽히고 있다.
당장 수익성을 내기 어려운 사업이니 만큼 정부 주도로 기술개발을 추진하거나 민간 기업 및 연구기관의 기술개발을 적극 지원할 필요가 있을 것으로 지적되고 있다.
정부는 국내 바이오디젤, 바이오가스 등을 지난해 44만8천TOE에서 올해 60만6천TOE 수준으로 확대키로 했다. 수송용 바이오연료 혼합사용 의무제(RFS : Renewable Fuel Standard) 도입을 위한 정책연구도 추진할 방침이다.
이와 함께 바이오연료의 단계적 도입방안, 국내 조달 가능성 및 공급에 따른 가격 상승, 보급 유통 인프라 구축 등에 대해서도 집중 검토할 예정이다.
국내에서 비식용 작물이나 폐기물을 원료로 하는 대표적인 바이오연료 기술 개발 사례로, 최근 GS칼텍스와 카이스트(KAIST)에 의해 개발된 ‘바이오부탄올 균주’를 꼽을 수 있다.
양측은 폐목재, 볏짚, 잉여 사탕수수 등 비식용 바이오매스를 이용해 차세대 바이오연료인 바이오부탄올을 선택적으로 많이 생산하는 대사공학적으로 개량된 균주를 개발했다.
이 균주를 사용할 경우 아세톤의 생산을 억제하고 부탄올과 에탄올만 6대 1의 비율로 생산되며, 아세톤을 부탄올로부터 분리할 필요가 없어 공정비용을 절감할 수 있다.
부탄올은 탄소가 4개로 구성된 알코올로서 ℓ당 에너지량이 7천323kcal로, 현재 널리 사용되고 있는 바이오에탄올의 에너지량 5천592kcal보다 단위 부피당 에너지량이 30% 이상 높으며, 가솔린(휘발유. 7천656kcal)과도 큰 차이가 없다.
바이오에탄올은 철도나 바지선, 트럭 등으로 운송해야 하는 반면, 부탄올은 흡수성이 적어 상(相)이 분리되는 문제나 부식성의 우려가 없기 때문에 기존 연료수송 파이프라인을 통해 수송이 가능하다는 장점이 있다.
또한 국립 수산과학원은 지난해 12월 갈조류에서 자동차 연료용 바이오에탄올을 생산할 수 있는 기술을 개발, 올해부터 5년간 개발기술에 대한 실용화연구를 산학연 공동으로 추진한다고 밝힌 바 있다.
수산과학원은 해조류바이오연구단을 만들어 SK에너지, 부경대 등이 참여하는 산학연 기술개발 협력 체제를 구축해 해조류 그린에너지 개발을 추진해 왔다.
이번 기술은 갈조류 1t에서 바이오에탄올 23ℓ를 생산할 수 있는 기술로, 수산과학원은 바이오에너지 공정개선 등을 통해 갈조류 1t에서 바이오에탄올을 50ℓ까지 뽑아내는 것을 목표로 연구를 진행할 예정이다.
<전문은 EBN 화학정보 195호 참조>
박용환 기자 yhpark@ebn.co.kr
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