세세의 신재생에너지 탐방기 #11 바이오에너지

-바이오에너지의 개념과 특징 그리고 국내외 현황-

지금까지 물과 태양, 바람 등 자연의 힘으로 만들어 내는 신재생에너지에 대해 소개해 드렸었는데요, 식물, 미생물 등과 같은 생물체를 에너지원으로 연료를 만들어 낼 수 있다는 사실 알고 계셨나요? 세세의 신재생에너지 탐방기 열한 번째 소개해드릴 에너지원은 바이오에너지입니다.신재생에너지 바이오에너지 신재생에너지 종류

1. 개념

바이오에너지는 유기성 생물체를 총칭하는 바이오매스(Biomass)를 직접 또는 생화학적, 물리적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체연료나 전기, 열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술을 말합니다. 주요 바이오매스 자원으로는 버드나무, 아카시아 같은 나무들과 사탕수수, 고구마, 옥수수 등의 초본식물, 그리고 수생식물, 해조류, 조류, 광합성세균 등이 있으며 음식물쓰레기, 축산폐기물과 같은 유기성 폐기물들도 자원으로 사용하여 연료화가 가능합니다.

신재생에너지 바이오에너지 신재생에너지 종류2

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이러한 바이오매스를 에너지로 전환하는 기술로는 바이오매스를 직접 연소시켜 열을 직접 얻는 방식인 직접연소법이 있는데 변환 기술이 가장 쉬워 널리 이용되고 있는 기술이기도 합니다. 이외에도 열분해, 고압액화, 가스화, 저온가스화, 간접액화 등을 포함하는 열화학적 변환법, 폐수처리에 널리 이용되는 메탄발효 및 알코올 발효 기술을 포함하는 생물학적 변환 방법 등이 있습니다.


2. 특징

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바이오에너지의 특징에 대해 살펴보면 석유 연료에 비해 공해물질을 현저하게 적게 배출하기 때문에 친환경적이라는 점과 원료로 사용되는 바이오매스는 화석연료와 같이 사용 시 없어지는 것이 아니라 재생성을 가지고 있어 원료 고갈 문제가 없다는 장점이 있습니다.

또한 다른 신재생에너지의 경우 생산 가능한 에너지 형태가 열 또는 전기이기 때문에 저장이 어렵다는 문제점이 있지만 바이오에너지는 열과 전기뿐만 아니라 난방 또는 수송용 연료의 형태로도 생산이 가능하여 에너지 사용 측면에서 활용도가 높다는 특징을 가지고 있습니다.

다만 바이오에너지는 아직까지 식용식물을 주원료로 사용하고 있어 원료확보를 위한 넓은 면적의 토지가 필요하고 자원량의 지역적 차이가 크며, 식량부족 문제 등이 발생한다는 점이 단점으로 꼽히고 있습니다. 이러한 이유로 최근에 유기성폐기물과 미세조류 등 비식량계 원료를 기반으로 하는 연료 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있습니다.


3. 국내 바이오에너지 시장 현황

국내에서도 온실가스 배출 및 기후변화에 대한 대응책으로 신재생에너지 보급 확대 정책이 시행되면서 화석연료를 대체할 바이오에너지 산업이 정부의 정책을 통해 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 전기와 수송용 연료시장을 중심으로 시장이 활성화 되고 있습니다.

2014년 발표 된 국내 바이오에너지 보급현황을 살펴보면 국내에서 보급 중인 바이오에너지는 유기성 폐기물 혐기소화에 의한 바이오가스(메탄) 및 LFG의 열 또는 발전 이용, 성형탄, 우드 칩 등 고형 바이오연료의 연소에 의한 열 또는 발전 그리고 바이오디젤 등이며 2014년 보급된 바이오에너지는 약 2,821천 toe로 국내 전체 신재생에너지 보급의 24.5%를 차지하였습니다.

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정부는 작년 기존 화석연료(경유)에 바이오 연료를 일정 비율 혼합하도록 하는 ‘신재생에너지연료 혼합의무제도(RFS, Renewable Fuel Standard)’ 시행을 통해 현재 2.5%에 머무르는 혼합률을 3.0%까지 끌어올리면서 지속적으로 바이오에너지 산업 육성 및 활성화를 계획하고 있습니다.

국내에서는 바이오에너지 생산에 활용 가능한 바이오매스 자원이 거의 없기 때문에 에너지화 할 수 있는 바이오매스 원료 및 기술개발 등이 상당히 중요한 가운데 최근 GS칼텍스는 약 500억원을 투입해 국내 최초로 바이오부탄올 생산공장을 착공할 계획을 가지고 있습니다. 바이오부탄올은 바이오에탄올에 비해 에너지밀도가 높아 휘발유와 혼합해 사용시 연비 손실이 적고 엔진 개조 없이 휘발유 차량용 연료로 사용이 가능합니다. 이뿐만 아니라 SK그룹, LG화학 등도 바이오사업에 대한 확대를 밝히면서 기술개발에 힘쓰고 있습니다.

이에 따라 업계에서는 바이오에너지에 대한 연구개발이 더욱 활발해지면서 음식물쓰레기와 각종 폐기물도 처리함과 동시에 에너지 자립도 이룰 수 있을 것으로 예상하고 있습니다, 또한 업계 관계자는 국내 바이오에너지 산업은 아직 초기 단계이지만 지속적인 연구와 지원이 이루어진다면 새로운 신재생에너지원으로서의 역할을 충분히 할 수 있을 것이라고 전망하고 있습니다.


4. 해외 바이오에너지 현황

지난 2011년 기준 바이오에너지는 전체 에너지 소비의 약 10%에 해당하며 OECD 국가들의 경우 바이오에너지 소비의 약 52%가 수송용 연료와 전기에너지로 활용되었고 개발도상국들에서는 열에너지 활용이 약 87%로 매우 높게 나타났습니다. 하지만 열에너지 활용은 태양열, 지열 등의 타 신재생에너지 보급의 확대와 함께 점차 줄어들면서 부가가치가 높은 전기 또는 수송용 에너지로의 활용이 늘어날 것으로 전망되었습니다. 특히 수송용 바이오에너지 연료의 경우 오는 2011년 4%에서 2035년 점유율이 10%에 달할 것으로 예상되고 있습니다.

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세계 바이오에너지 시장은 원료가 풍부한 미국과 브라질, 유럽을 중심으로 형성되어 성장해 왔으나 여러 가지 장애요인이 발생하면서 성장세가 둔화될 것으로 나타났습니다. 미국의 경우 그동안 준비해오던 목질계 바이오연료 생산 공정의 상용화에 대한 어려움으로 2019년까지는 바이오연료 시장 확대가 어려울 것으로 전망하였으며 브라질은 가솔린 가격을 인위적으로 정부에서 통제함에 따라 에탄올의 경제성 확보가 어려워 시장 확대에 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났습니다. 또한 EU는 곡물 원료 사용에 대한 논란이 지속적으로 확산되면서 바이오연료 시장 확대가 크게 일어나지 않을 것으로 예측하였습니다.

하지만 이산화탄소 감축을 위한 바이오에너지의 필요성과 기술 발전을 통해 식용식물을 원료로 하는 1세대 바이오연료는 지양하고 비식량 바이오매스원료 생산으로 전환 되어 2020년 이후에는 가파른 시장 성장세가 있을 것으로 분석되었습니다.


<참고 자료>

– 한국에너지공단 신재생에너지센터

– 2014년 신재생에너지 백서

– 한국에너지기술연구원 : 바이오에너지 [박지수 기자]

– 퓨처에코 : 바이오에너지…”여전히 매력적인 에너지원”

– 뉴스웨이 : 미세먼지 줄이는 ‘바이오에너지’

<이미지 출처>

그림 1, 한국에너지공단 신재생에너지센터

그림 2, 동서발전

그림 3,  「2014년 신재생에너지백서」 산업통상자원부 신 ․ 재생에너지과

그림 4, 「주요국의 바이오에너지 동향」녹색기술센터