화석연료 사용으로 인한 다양한 문제점들이 제기되면서 최근 미국, 유럽 등을 중심으로 식물 연료에 대한 관심이 높아지고 있다. 바이오 에탄올과 바이오 디젤로 대표되는 식물 연료는 최근 연료로서의 안정성과 환경친화성, 경제성 등이 입증되면서 상용화의 속도가 더욱 빨라지고 있다.


▒ 옥수수,사탕수수,해바라기,유채의 공통점은?


초등학교 저학년 학생이라면"식물"이라고 대답하면 그만이다. 고학년쯤 되면 "키가 큰 식물"정도의 수준 높은 대답도 기대해볼 수 있다. 하지만, 산업의 역군을 자처하는 우리가 이런 대답을 내놓을 수는 없는 노릇이다. 환경문제에 조금이라도 관심이 있는 사람이라면 이쯤 해서 정답이 "식물 연료"혹은"바이오 연료"의 재료라는 것쯤은 눈치챘을 것이다.


유가가 하늘 높은 줄 모르고 고공행진을 지속하고 있고, 또 전 세계적으로 온실효과로 인해 기온이 상승하면서 대기오염에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 우리가 사용하고 있는 에너지원은 대부분 석탄, 석유 등의 화석연로로서 에너지 수급, 환경오염 등 많은 문제점을 노출하고 있다.


이를 해결하기 위한 다양한 형태의 노력이 이어지고 있는 가운데 최근 자연계에 "풍부히 존재"하고 '지속적 공급'이 가능한 식물 연료에 대한 관심이 전 세계적으로 높아지고 있다. OECD 국가 중 대기오염이 가장 심하다는 우리나라도 예외일 수는 없어서 최근 환경단체를 중심으로 식물 연료의 보급을 뒷받침하는 법 제정에 대한 요구가 높아지고 있다.


▒ 남미,유럽 중심으로 상용화 확산


식물 연료로 대표되는 바이오 연료는 식용유, 동물성 지방 등의 생물을 원료로 하는 연료를 총칭하는 것으로, 기존 연료를 완전히 대체하거나 기존 연료와 섞어서 사용할 수 있다. 현재는 휘발유와 섞어서 쓰는 바이오 에탄올과 디젤과 섞어서 쓰는 바이오 디젤이 가장 보편적이다.


식물 연료가 개발된 지는 비교적 오래됐다. 처음 디젤 기관차가 개발될 때 이미 식용유를 이용한 모델이 개발되기도 했다. 포드자동차의 초기 모델 가운데서도 휘발유 대신 바이오 에탄올을 사용하는 모델이 있었을 만큼 식물 연료의 역사는 오래 전에 시작됐다. 그럼에도 불구하고 경제성이 떨어진다는 이유로 개발되지 않던 식물 연료는 1970년대 석유 파동이 몇 차례 지나간 후 에너지 문제와 화석 연료의 사용에 따른 환경 문제가 두드러지면서 전세계적으로 개발이 재개됐다.


식물 연료는 유럽을 중심으로 생산과 개발이 확산되었으나 오히려 후발주자인 미국과 남미가 풍부한 사탕수수와 곡물자원을 토대로 현재는 가장 높은 성장세를 유지하고 있다. 이미 대부분의 유럽 국가와 미국, 캐나다, 호주 등지에서 식물 연료가 상용화되고 있다.


최근 가장 주목을 받고 있는 대체 연료는 사탕수수와 옥수수를 원료로 만드는 바이오 에탄올이다. 특히 바이오 에탄올의 원료인 사탕수수를 대량으로 재배할 수 있는 환경을 갖춘 브라질이 식물 연료의 상용화에 가장 성공한 나라로 꼽힌다. 브라질 정부가 휘발유에 20% 이상 바이오 에탄올을 혼합하도록 법제화한 것도 바이오 에탄올의 상용화를 더욱 가속화시켰다. 이미 브라질은 연간 300억 리터의 바이오 연료를 생산하면서 세계 1위의 바이오 연료 생산국으로 자리매김하고 있다.


브라질 외에도 풍부한 자연환경을 바탕으로 남미지역에서 이른바 '녹색 황금'으로 불리는 바이오 연료 개발붐이 일고 있다. 콜롬비아는 이미 종려유에서 에틸 알코올을 추출하는 데 성공했으며, 생산량이 연간 100만 리터에 달한다. 콜롬비아 정부는 2020년 커피 대신 종려유를 자국의 가장 주요한 경제작물로 만들겠다는 야심찬 계획을 세우고 있다. 도미니크공화국은 잣에서 추출한 식물성 기름을 연료로 사용할 계획이고, 사탕수수 생산대국 쿠바 역시 사탕수수 알코올을 생산하기 위해 노력을 집중하고 있다.


▒ 꽃향기를 맡으면 힘이 솟는 자동차


세계적인 자동차 회사를 보유하고 있는 독일에서도 식물 연료에 대한 연구가 빠르게 진행되고 있다. 2050년 화석연료 고갈에 대비해 독일 연방정부는 각 주정부와 공동으로 관련 산업 분야 개발을 통한 에너지 확보에 역량을 집중하고 있다. 현재 독일 전체 농가 중 12%가 식량용 재배농가가 아닌 에너지 자원 농가인 바이오 농가다. 특히 헤센 지방에서는 독일 현지에서 환경적으로 가장 잘 재배되고 있는 유채를 이용한 바이오 디젤 개발에 초점을 맞추고 있다. 이외에도 참깨, 콩 등도 유용한 식물 연료의 재료로 연구 리스트에 이름을 올리고 있다.


최근에는 사탕수수나 옥수수, 콩 등의 일반적인 재료가 아닌 새로운 재료에 대한 연구도 활발하다. 환경문제에 유독 관심을 보이고 있는 뉴질랜드에서는 2008년부터 주유소에서 바이오 연료가 본격 판매될 전망인 가운데 독특하게 유가공 후 남는 유청으로 바이오 메탄올을 만들고 있다.


네덜란드의 달리전트사는 식물 씨앗에서 자동차 연료인 바이오 디젤을 추출했으며, 당밀이나 바나나 껍질을 이용해 바이오 에탄올을 만드는 데에도 성공했다. 이 회사는 탄자니아에서 재배되는 자트로파 커라스라는 관목에서 채취한 3~4kg의 씨앗에서 1리터 정도의 디젤을 생산해내고 있다. 또한, 중남미의 콜롬비아에서 당밀과 바나나 껍질, 커피 과육 등을 발효시켜 바이오 에탄올을 생산하고 있다. 딜리전트는 현재 이 에탄올을 콜롬비아의 택시 16대에 넣어 시험 가동 중이다.


아예 연료용 나무를 생산하는 업체도 있다. 스웨덴의 아그로브랜슬레사에서는 빠르게 자라는 연료용 버드나무를 개발했다. 이 나무는 3년이면 연료용으로 쓸 수 있는 6~7m 높이로 자랄 뿐 아니라 이 나무를 베어내면 그 자리에 다시 버드나무가 자라나 3년 뒤면 또 베어내 팔 수 있다고 한다. 현재 이 나무는 스웨덴과 영국, 폴란드 등에서 재배되고 있다.


▒ 식물 연료의 재료 무궁무진


이에 질세라 아시아 여러 나라도 유럽이나 남미 등에 비해서는 늦었지만 최근 식물 연료 개발에 열을 올리고 있다.


특히 급격한 산업화를 경험하고 있는 중국이 식물 연료 개발에 가장 적극성을 보이고 있다. 현재 중국에서 발견한 유료(油料) 식물은 151과 697류 1,554종에 이른다. 이런 많은 종들 가운데 중국에서는 황련나무와 같은 목본 식물에 주목하고 있다. 황련나무의 목재, 잎과 나무껍질은 다양한 용도에 사용되고 있으며, 종의 함유량은 42.5%, 씨앗의 함유량은 56.7%로 식용유뿐 아니라 좋은 생물 에너지 원료로 사용할 수 있다. 현재 중국이 갖고 있는 황련나무는 200만 묘로, 매묘 당 평균 500kg의 종자를 생산한다고 계산하면, 200만 묘의 종자는 10억kg의 종자를 생산할 수 있고, 2,500kg이 1톤의 생물에너지를 생산한다고 계산하면 40만 톤의 식물 연료를 생산할 수 있다. 역시 숫자의 힘을 실감케 하는 부분이다.


일본에서는 식물성 혼합연료와 차세대 연료차 개발에 의욕을 보이고 있다. 일본 경제산업성은 온실효과 가스를 줄이기 위해 식물에서 추출한 알코올을 혼합한 가솔린을 2008년 자동차 연료로 유통시킬 방침이다.

▒ 7월, 국내서도 바이오 디젤 상용화 첫발


국내 바이오 에너지 기술개발은 1988년 대체에너지 기술개발 사업이 시작되면서 본격화되었다. 왕겨탄 및 연소기 개발 부문에서 연구개발이 수행되어 왔으며 대체탄(왕겨탄 등)은 상업화되어 연간 5만 톤 이상이 소규모 업자들에 의해 현재까지 꾸준히 공급되고 있다. 1988년 이후에는 전분 및 목질계 에탄올 생산기술 개발과 고율 메탄발효 공정 개발에 치중되고 있는데 전분계 에탄올 기술개발은 하루 1kℓ의 에탄올 생산규모의 연속발효 파일럿 플랜트가 성공리에 운전되며 기술개발 축적이 완료되어 삼성엔지니어링 등이 현재는 해외 플랜트 건설 등에 활용하고 있으며, 목질계 에탄올 생산기술 개발은 1993년 이후 체계를 갖추어 하루 20ℓ에탄올 생산규모의 실증플랜트가 운전 연구되고 있다.


미래의 바이오 에너지 기술로서 바이오 디젤 생산 및 이용, 바이오 수소 생산, 미세조류에 의한 CO2 고정화 기술 등이 실용화를 목표로 응용연구 단계에 도달해 있으며 향후 유망한 바이오 에너지 기술로서 개발이 기대되고 있다.


특히 올 7월은 국내 바이오 에너지 산업에 있어 큰 전환점이 될 전망이다. 정부에서 주유소에서 넣은 경유에 콩기름이나 유채기름 같은 식물 연료를 섞도록 함에 따라 대체 연료인 바이오 디젤이 상용화의 첫 발을 내딛게 된 것. 이에 따라 예전에는 거들떠보지도 않았던 대체 에너지원들에 대한 관심이 높아지고 있다.


국내에서 처음 선보이게 될 바이오 디젤은 식물연료가 5% 함유된 BD05로, 식물연료의 함유량이 적어 논란의 여지를 남기고 있다. 환경연합의 설명에 따르면 식물연료 함유량이 20%인 BD20쯤 되어야 서울의 심각한 대기오염원인 미세먼지를 12~18% 저감할 수 있다고 한다. 또한, BD100은 이산화탄소, 벤젠 등 독성물질을 대폭 저감할 수 있고, 10~12%의 산소를 포함하고 있어 완전연소가 되기 때문에 매연, 미세먼지, 아황산가스 등 공해물질을 기존 경유보다 절반 이상 적게 배출한다.


우리나라의 식물연료 연간 생산 가능량인 28톤이 모두 보급되면 연간 이산화탄소 61.6만톤을 줄일 수 있다. 금액으로는 약 370억원에 해당하는 가치다. 전세계적으로 환경 저감을 위해 식물 연료의 법제화를 추진하고 있는 이때, 우리도 더 이상 식물 연료의 사용을 늦출 수만은 없는 시기에 와 있는 것이다.

◈ 유채기름 가능할까?


국내에서 바이오 디젤로서 가장 많이 쓰이는 대두유는 대부분 수입 제품이어서 식용만으로도 턱없이 부족하다. 현재 (주)우리정유 등이 국내에서 수거되는 폐식용유를 모아서 바이오디젤을 생산하고 있지만, 폐식용유 수거 체제도 제대로 갖춰지지 않은데다 음식점마다 식용유를 올리브유로 전환하고 있기 때문에 수거량도 줄어들고 있다.


이런 가운데 독일처럼 우리나라에서도 유채를 바이오 디젤 유지작물로 대규모 재배하는 작업이 가시화되고 있다. 유채는 열 안정성도 좋고 겨울철에 BD100도 쓸 수 있으며, 생산 체계를 갖추고 관리만 잘하면 유채 씨앗 당 수확량을 크게 늘려 충분히 바이오 디젤 작물로서 경제성이 있다.


그러나 현재 제주도 유채꽃은 여기저기 뿌려놓은 관상용일 뿐이고, 바이오 디젤 원료로 사용하려면 수확량이 많은 에너지 작물 용도로 품종을 새로 개발해야 한다. 대부분의 전문가들은 국가에서 정책적으로 나선다면 충분히 유채꽃을 바이오디젤 원료로 크게 산업화할 수 있다고 분석하고 있다.


이에 따라 농림부도 유채 재배 검토에 들어갔다. 농림부 쪽은 경남과 전남 해안에 올해 벼 추수 후에 겨울 유채를 심어 경제성을 따져보기로 했다고 밝히고 있다.


<출처> 한국산업평가기술원, 2006.07.14

Posted by TopARA

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