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지구상의 생물권(生物圈)에는 동식물의 유체(遺體)를 미생물들이 분해하여 무기물(無機物)로 환원시킨다는
물질순환 사이클이 있는데, 이 미생물(분해자)을 대신하여 인간이 이것을 에너지나 유기원료로 이용하자는 것입니다.
마른잎이나 짚으로 밥을 짓거나 장작불로 증기기관차나 자동차를 굴리고 횃불로 어둠을 밝히는 것 등은 바이오매스의
직접적인 이용이며, 목재를 구워 숯을 만들고 미생물을 사용하여 알코올을 만들거나 메탄가스를 발생시키고 풀이나
짚을 썩혀 퇴비를 만드는 일 등은 바이오매스의 변환이용입니다.
현재의 에너지원(源)으로 큰 비중을 차지하는 석유는 멀지 않은 장래에 고갈될 것으로 예상되고 있으며, 이를 대신할
에너지원의 필요성이 요청된지 오래입니다.
광합성의 연구로 1961년에 노벨화학상을 수상한 미국의 화학자 M.캘빈은「석유고갈시대를 대비하여 식물을 매체로
한 대양 에너지를 이용하는 기술을 개발하자」고 제창하였으며, 76년 9월에 열린 미국화학회에서는「석유가 나는 나무
(유포르비아 라티리스ㆍ푸른산호)를 발견하였다」고 발표한 바 있습니다.
그후 78년말부터 시작된 제2차 석유파동을 계기로 세계 각국에서는 바이오매스 이용에 관한 연구가 활발해졌습니다.
일본에서는 코알라의 식수로 알려진 유칼립투스의 잎에서 채취한 기름이 가솔린을 대신하여 자동차의 연료가 될 수
있다는 가능성이 입증되었습니다.
주조법과 같은 발효법으로 사탕수수, 옥수수나 카사바로부터 알코올을 뽑아 가솔린에 혼합해서 만드는 가소홀(gasohol)의
연구도 활발하여 브라질이나 미국에서는 이미 실용화되고 있으며, 알코올만으로 달리는 자동차도 있습니다.
그중 특히 자동차 연료로서 유럽각국에서 활성화되고 있는 "바이오 디젤", 과 미주에서 활성화 되고있는
"바이오 에탄올"에 대해 소개 합니다.
바이오 디젤을 만드는데 가장 좋은 Canola라고 불리는 식물 입니다.
카놀라의 씨앗에서 유지성분을 압착 추출해 Glycerin 성분을 제거하면 바이오 디젤이 됩니다.
모든 동물성 및 식물성 지방과 유지는 바이오 디젤의 원료가 됩니다.
아직은 제조원가가 리터당 0.80-1.0 USD 정도로 정부의 보조금이 없다면 석유와 가격 경쟁력이 없습니다.
식물의 종자유로 만든 바이오 디젤; 옥수수, 사탕수수, 곡류, 심지어는 짚으로 만든 바이오 에탄올 등이 에너지
시장을 변화 시키고 있습니다.
미국의 옥수수로 만든 바이오 에탄올의 금년도 생산량은 전년도대비 30% 증가할 예정 입니다.
사탕수수 Plantation
세계 최대의 사탕수수 생산국가인 브라질은 사탕수수 수확량이 허락하는 범위내에서 최대한 에탄올 생산을
늘리고있습니다.
중국은 비록 늦게 출발 했지만 이미 세계 최대의 에탄올 생산 플랜트를 완공 했고 또 하나의 같은규모 플랜트를
계획 중에 있습니다.
유럽 최대 바이오 디젤 생산국인 독일은 금년도 생산을 40-50% 늘릴 예정 입니다.
프랑스는 바이오 디젤과 에탄올 생산량을 2007년까지 3배로 늘릴려고 하고 있습니다.
영국은 소규모이긴 하지만 바이오 디젤 플랜트가 막 가동에 들어 갔고, 또하나의 유럽 최대규모의 바이오 디젤
플랜트가 건설중에 있습니다.
한 캐나다 기업은 오랜 연구끝에 곡류나 사탕수수가 아닌 밀짚을 원료로 바이오 에탄올을 생산하는 대규모
플랜트를 계획중에 있습니다.
아직은 이러한 바이오연료의 생산량은 화석연료의 생산량에 비해 극히 적습니다.
하지만 바이오 연료의 시대가 도래 했습니다.
바이오 에너지는 이미 유럽, 미국, 브라질등에서 상용화 되었습니다.
비록 유럽과 미국에서는 거액의 보조금이 따르지만.....
이유는 간단 합니다, 환경보호 또는 에너지 안보등은 뒷전으로 밀어 두십시요.
각국 정부가 바이오 에너지 생산에 보조금을 지급하기 때문 입니다.
최근의 급격한 유가 인상으로, 바이오 연료의 생산가에서 정부 보조금을 차감하면 수요자의 입장에서 볼때
현재 바이오 연료의 가격이 석유류 가격보다 쌉니다.
미국의 옥수수 재배지역의 몇몇주(State)들은 만일 정부의 보조금이 없다고 하더라도 에탄올의 가격경쟁력이
석유가에 근접했습니다.
만일 미국정부가 브라질에서 수입되는 에탄올에 갤런당 54센트의 관세와 자국산 에탄올에 갤런당 54센트의
감세 혜택을 주지 않았다면 이미 오래전에 브라질산 에탄올은 미국에서 석유제품에 대해 가격 경쟁력을 가졌을 것입니다.
사실은 바이오 디젤은 새로운것이 아닙니다.
1900년 파리에서 개최된 World Exhibition 에서 Rudolf Diesel에서 땅콩유로 작동되는 엔진을 소개 했습니다.
1930년 이후 바이오 디젤은 소규모로 도처에서 사용되어져 왔습니다.
바이오 디젤의 모습입니다.바이오 에탄올은 순수상태에서 증류수와 모양이 같습니다.
누구라도 동물성 지방, 종자유, 폐 식용유, 설탕, 곡물등으로 바이오 디젤을 만들수 있습니다.
식용유의 점성(Glycerin)을 간단한 방법으로 제거하면 그게바로 바이오 디젤 입니다.
슈퍼마켓에서 파는 식용유로 디젤엔진을 가동 시킬수도 있습니다.
1920년대에 Henry Ford는 곡물로 제조되는 에탄올에 대한 열렬한 옹호자 였습니다.
하지만 당시 저가격으로 대량 보급되던 석유에의해 잊혀 졌습니다.
현대에와서 바이오 에탄올의 사용은 1973년의 오일쇼크가 기폭제 역할을 했습니다.
석유매장량은 빈약하지만 풍부한사탕수수 수확량을 갖고있는 브라질이 바이오 에탄올 생산의 리더 국가 였습니다.
석유가가 오르자 사탕수수를 이용한 에탄올 생산을 늘리고 자동차를 순수 에탄올로 가동되도록 전환시켰습니다.
하지만 1980년대 후반 석유가격이 하락하고 설탕가격이 상승하면서 사탕수수로 설탕을 제조해 판매하는
것이 더 수지가 맞게되고 브라질 정부입장에서도 에탄올 생산에 보조금을 지급하는것이 재정상 부담스러위지게
되자 브라질의 에탄올 산업은 파산해 버렸습니다.
하지만 최근의 유가 인상과 바닥을 기는 설탕가격으로 브라질의 에탄올 산업은 다시 부흥기를 맞고 있는것입니다.
오늘날 바이오 디젤과 에탄올은 기존 석유류 제품과 혼합해 사용됩니다.
유럽에서는 전형적으로 "B5"(기존 디젤유에 5%의 바이오 디젤을 혼합) 디젤유를 사용 합니다.
유럽에서는 일반적으로 바이오 디젤을 Canola 라는 식물 종자에서 추출한 기름으로 만듭니다.
미국에서는 많은 운전자들이 E10(-10%의 에탄올과 +90%의 일반 개솔린)
Gasohol(gasoline 과 ethanol의 합성어)을사용 합니다.
하지만 에탄올의 혼합비율은 더 증가될수 있습니다.
미국과 캐나다의 일부 관용차량들은 B20 Gasohol을 사용하고 있습니다.
일부 캐리포니아 지역에서는 100% 바이오 디젤을 사용하는데 영하 20도 이하의 혹한에서도
사용할수 있도록 첨가제가들어 있습니다.이 100% 바이오 디젤은 독일, 오스트리아 같은 혹한 지방에서도
사용되고 있습니다.
순수 바이오 에탄올은 자동차 연료로 사용될때 자동차의 표준형 개스켓과 호스를 부식 시킵니다.
하지만 에탄올의 사용을 촉진하기위해 브라질의 자동차 제조업체들은 2003년 이문제를 해결하고 어떤 에탄올과
개솔린의 혼합비율로도 가동되는"Flex Fuel" 자동차를 시장에 내 놨습니다.
현재는 75%의 에탄올과 25%의 개솔린이 표준이며 브라질 신차시장에서 약 30%의 시장 점유율을 가지고 있습니다.
미국시장에서 Flex Fuel 자동차는 E85(실제로는 지역과 시즌에 따라 70-85%에탄올) 연료를 사용합니다.
이미 미국에는 4백만대의 Flex Fuel 자동차가 있으면 계속 차량대수가 증가하고 있고 이에따라 이연료를 공급하는
주유소 수도 증가하고 있습니다.
현재 미국에서는 E85 연료는 일반 개솔린에 비해 마일리지(연비)는 다소 떨어지지만, 가격이 더 싸기 때문에일반
개솔린보다 더 경제적인 이점이 있습니다.
비록 공급량의 제약이 있어 미국의 전역에서 이용되기에는 한계가 있지만 석유가격이 고가를 유지하면 더 많은
운전자들이 연료비 절감을 위해 바이오 연료를 사용할것 입니다.
근본적으로 석유사들은 자기네 주유소에서 경쟁 상대의 에너지가 판매되는것에 대해 비우호적 입니다만,
환경론자들과 각국의 법률은 바이오 에너지의 사용을 옹호하고 있습니다.옥수수 재배 농가들도 옥수수로
생산되는 에탄올이 옥수수의 새로운 거대 시장이 될것이기 때문에 적극적으로 정치인들에게 압력을 행사하고 있습니다
에탄올 시장은 이미 거대시장이 되었습니다.
작년 미국은 2억 5500만톤의 옥수수를 생산 했는데 이중 3천만톤이 에탄올 생산에 사용되었습니다.
미국의 몇몇주는 이미 일정이상의 에탄올사용을 의무화했습니다.미네소타주는 최소E10 연료를 사용하도록
규정하고 있는데 막 최소E20 연료 사용을 가결 시켰습니다.
지난 3월 발의된 연방법안은(Federal Bill) 2020년 까지 80억 갤런의 바이오 연료를 사용하도록 요구하고 있습니다.
이 법안이 비록 아직 법률로 확정은 되지 않았지만, 80억 갤런의 바이오 에너지는,(금년도 생산분의 거의 배),
아직은 전체 자동차 연료 사용량인 1750억 배럴에 비해 아주 미미 합니다.
하지만 만일 석유가격이 계속 고가를 유지하면 법이 있건없건간, 환경이 어떻든간에 바이오 연료의 실질 사용량은
80억 배럴의 목표량을 훨씬 능가할지도 모릅니다, 왜냐하면 운전자들이 값싼 바이오 에너지를 찾을것이기 때문 입니다.
유럽연합은 배출과 환경에 관한 교토의정서를 비준 했는데, 2003년 발표된 EU 연합의 지침적 목표에서 각 연합국이
2005년까지 전체 자동차 연료의 2% 그리고 2010년 까지는 5.75%를 바이오 에너지로 대체하도록 법안을
제정토록하고 있습니다.
바이오 에너지는 또한 환경 친화적 입니다.
영국은 금년에 바이오 디젤에 지급하던 보조금을 바이오 에탄올에도 지급하도록 했습니다.
사진은 유럽에서 바이오 에탄올 제조에 쓰이는 사탕수수( Sugar beet) 입니다.
유럽에서 사탕수수로 제조되는 에탄올의 리터당 생산가는 약 0.5 유로달러로 옥수수로 제조되는 미국의 에탄올
생산단가인 0.3유로달러, 브라질의 사탕수수로 제조되는 에탄올의 생산단가인 0.2유로달러에 비해 훨씬 비쌉니다.
프랑스는 보조금을 지급하는 바이오 디젤의 생산허가량을 확대 했습니다.
하지만 결국 이러한 바이오 에너지의 산출량을 결정하는것은 수요와 공급에 의한 가격입니다.
현재로서는 미국과 유럽에서 바이오 에너지의 가격이 아직 석유에 비해 경쟁적이지 못합니다.
만일 석유가가 다시 하락한다면 바이오 에너지의 경쟁력이 사라질지 모릅니다.
하지만 현재 상승추세인 석유가격 으로인해 바이오 연료의 경쟁력이 증가하고 있습니다.
미국에서는 2005년도에 44억 갤런의 바이오 에탄올 생산능력을 갖추게 됩니다.
현재 84개의 에탄올 공장이 가동중에 있고 16개가 건설중에 있으며 많은 플랜트가 계획중에 있습니다.
미국의 몇몇 옥숫수를 재배하는 주들은 정부의 보조금이 없어도 에탄올의 생산가가 휘발유 가격에 근접 했습니다.
브라질이 사탕수수를 원료로 생산하는 바이오 에탄올은 이미 현재 휘발유 가격보다 약 40%정도 쌉니다.
유럽에서는 독일의 금년도 바이오 디젤 생산량이 4억5천만 갤런에 달할것으로 보입니다.
프랑스는 현재 250,000톤의 바이오 디젤 생산능력을 배가할 예정이며 조만간 160,000톤 규모의 설비를 추가할
예정 입니다.영국은 사용중인 자동차연료의 절반이 디젤유 이지만 그동안 바이오 디젤의 사용량이 극히 미미 했습니다.
하지만 현재 50,000톤 규모의 바이오 디젤 설비가 가동중에 있고, 금년말 250,000 규모의 설비가 완공될 예정 입니다.
이외에도 핀란드, 이탈리아, 카나다등 각국에서 자국의 환경에서 최적의 바이오 디젤이나 에탄올을 생산을 독려하고
있으며, 이러한 추세의 동인은 최근의 유가 상승과 각국 정부의 보조금 지급으로 소비자나 생산자의 입장에서
바이오 에너지의 생산및 소비자 가격이 석유 에너지의 가격보다 싼것 입니다.
만일 캐나다가 추진하고있는 밀짚이나 나무로 바이오 에탄올을 생산하는 기술이 상용화 되면 바이오 에탄올의
가격경쟁력이 크게 향상될것으로 보입니다.
바이오 에너지의향후 장래는 석유가격, 바이오 에너지 기술진보, 등에따라 좌우 되겠지만 적어도 이제 바이오
에너지는 단순한 그린에너지의 차원을 넘어서 석유를 대체할수 있는 차세대 에너지의 후보로 뛰어 올랐습니다.
석유가가 배럴당 $20를 유지하면 그럴가능성이 없겠지만....
바이오 에너지는 순환자원인 생물을 에너지화하여 고갈의 걱정이 없고 공해배출량이 적어 환경 친화적이라는
이점이있으나, 아직 생산단가가 높고, 원재료인 사탕수수등의 그해 작황에 따라 생산량이 크게 좌우되므로 이에따라
가격이 불안정해질 가능성이 높습니다.
그리고 아직 생산량이 전체 에너지 수요에 비해 극히 미미 합니다.
드디어 석유가격이 농산물 가격에 직영향을 미치는 시대가 왔습니다.
석유가가 오르면 옥수수, 대두, 사탕수수, 사탕무우, 팜 등의 바이오 에너지 원료 농산물들은 에너지 생산에
더많이소비되겠지요. 여기에 기후조건 악화로 작황이 좋지않으면..... 그러면 어떤일이 벌어 질까요?
에탄올이 술로되어 사람도 돌리고연료가 되어 자동차도 돌리고....희한 합니다.
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