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▲ 바이오 에너지로 인해 곡물폭등이 일어났다는 비난이 많다. 효과적인 연구가 필요하다. |
생물자원이나 살아 있는 미생물을 사용해서 적절한 바이오 연료 생산을
적극적으로 생각할 때다.
미국 차량은 매년 대기 중으로 이산화탄소 13억 톤을 뿜어낸다.
매일 차량 운전에 필요한 기름을 미국 전역에서 도시로 공급하는데
8억2천만 달러 이상이 지불되고 있으며, 기름 공급망의 통합에 대한
엄청난 정책적 불확실성이 양산되고 있다.
UC버클리(University of California, Berkeley)에서 박사과정을 이수한
두 학생이 당을 발효시킨 이스트 물질대사를 가솔린처럼 에너지로
밀집시켜서 연료로 활용하는 기술을 상업화한 회사를 세웠을 때,
벤처기업 투자자들이 서로 투자하겠다고 치열한 다툼을 벌인 것은
놀랄 일이 아니다.
그들의 신생 기업 아미리스 바이오테크놀로지스(Amyris Biotechnologies)
사는 창업자금으로 2천만 달러 이상을 모았다. CEO는 5년 내에
아미리스를 100억 달러 규모의 회사로 키우겠다는 야심 찬 포부를 밝혔다.
대체 바이오 연료를 개발하자
바이오 연료를 다방면으로 활용해서 상업적으로 뛰어난 성공을 거둔 예는 브라질이다. 브라질은 풍부한 사탕수수를
사용해서 가솔린 수입을 40%나 줄였다. 그 결과 브라질은 2006년 석유 수입에 상당하는 에탄올을 수출해서 에너지
자립국가가 되었다.
바이오 공학은 차량용으로 적합한 바이오 에너지를 모색하는 데 있어 중요한 위치를 차지하게 되었다. 현재 이 분야에서
적극적인 대부분의 기업들은 석유 정련 기술자를 채용해서 열화학 정련 기술을 활용하기보다는 미생물학적인 작용을
활용한다.
특히, 이런 새로운 바이오 공학의 공세는 차량 연료로 활용하기 위해 옥수수 및 기타 작물을 에탄올로 바꾸겠다는
생각을 버리도록 하고 있다. 옥수수를 원료로 한 에탄올은 의도하지 않은 결과가 너무 많다.
옥수수를 원료로 한 에탄올을 25갤런 탱크에 채우려면 한 사람이 1년 동안 먹을 수 있는 곡식을 필요로 한다.
미국은 매년 가솔린 1천400억 갤런과 디젤 연료 400억 갤런을 사용한다. 국내에서 생산되는 모든 옥수수를 에탄올로
바꾼다 해도, 가솔린 수요의 17%밖에 충족시키지 못한다.
옥수수로 만드는 에탄올은 옥수수밭을 경작하고, 키우고, 수확하고, 운송하는 데 사용되는 화석연료의 양보다
겨우 25% 이상 많이 생산할 뿐이다. 옥수수 생산 주기 전체로 평가할 때, 옥수수 에탄올은 지구온난화 가스 방출을
줄이는 데 그다지 도움이 되지 못한다. 정치적인 이유로 인해, 미국은 현재 옥수수 수확에 매년 70억 달러 이상을
지원하고 있다.
이런 배경에서 옥수수 이외의 자원에서 생산되는 바이오연료가 다양한 신생기업의 열렬한 환영과 지지를 받고 있다는
사실은 당연한 것이다.
더욱 인상적인 것은, 바이오 공학자들은 이런 과정을 모방하기 위해 강한 열과 화학작용이 필요한 모든 공장에 미생물을
활용해 인위적인 과정을 더하고 있다는 것이다. 새로운 과정은 당분을 사용해 가솔린과 디젤을 만드는 데 효소를 활용한다.
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▲ 바닷속 해류의 움직임을 통해 에너지를 개발하려는 시도도 일고 있다. |
이제 아미리스 같은 기업들은 연구 과정의 규모를 키워 바이오 연료 생산을
상용화할 방법을 찾기 위해 열심이다.
그들은 처음 디젤연료와 제트 연료를 만들었는데 소수의 몇몇 대기업들이
구매하는 연료이기 때문이다.
이런 연료를 첫 번째 목표 대상으로 하면, 기업들은 엄청나게 거대한 시장의
모든 수요를 충족시킬 필요 없이 빠르게 사세를 확장할 수 있다.
표준 연료보다 힘이 좋고 빙점이 낮은 바이오 연료에 상당하는 제트 에이
(Jet-A)는 현재 사용이 가능하며 2010년 배럴당 40달러에 육박하는 오일과
비슷한 가격이 될 것이다.
디젤에 상당하는 연료는 2010년 갤런당 2달러 이하로 시장에 선보일 것이며,
오일 가격이 현재 수준을 유지한다면 가격 면에서 상당한 경쟁력이 있을
것이다.
대량 생산을 위해 셀룰로오스 함유한 원료 사용해야
당은 연료로 전환이 가장 쉬운 바이오 자원이며 1BTU(British thermal unit. 영국 열량 단위)를 투입하면 8BTU 이상을 얻는다.
옥수수는 훨씬 비효율적이다. 1BTU당 1.13BTU밖에 얻지 못한다. 하지만 셀룰로오스는 다르다. 1BTU를 투입하면 36BTU까지
얻을 수 있다.
다만 문제는 셀룰로오스의 처리과정이 너무 어렵고 보통 셀룰로오스를 연료로 변환하는 데 필요한 효소가 1 갤런에 50센트
이상이라는 점이다. 이는 현재 셀룰로오스를 에탄올로 변환할 수 있는 공장을 상업적 규모로 건립하고자 계획하는 기업이
직면한 기술적 문제다.
하지만 많은 기업들은 이 분야에서 매우 적극적이며, 그 성공 가능성은 매우 크다. 이 난제를 해결하면 목초, 줄기, 껍질,
옥수수속, 나무줄기, 가지와 잎 같은 폐기물을 액체연료로 바꿀 수 있을 것이다.
이 분야는 충족되지 않은 기대라는 오랜 역사를 가지고 있으며 지금까지 천문학적인 금액이 별다른 성과도 거두지 못한 채
시험 프로젝트로 사라졌지만 기술은 발전하는 것 같다. 상용화 가능성을 타진하거나 바이오 연료를 더 많이 생산하기에
앞서 생산 공장 설립에 필요한 엄청난 투자자금이 추가로 필요할 것이다.
매우 흥미로운 바이오 연료 프로젝트는 석탄을 사용하는 발전소의 배출가스를 모아 해조류가 많은 온실 지역에 공급하는 것이다.
그러면 조류는 바이오 디젤 및 다른 연료로 변환될 수 있다. 해조류는 이산화탄소 같은 대기 오염물질을 매우 효율적으로
활용해 자생하는 것으로 드러났다.
전 세계 수많은 기업들은 현재 가스를 흡수하고 성장하며 연료로 사용할 수 있는 해조류를 더 많이 생성하는 데 사용할 바이오
연료 배출(Emissions-to-Biofuel. E2B) 반응기를 만들고 있다.
해양 에너지를 적극 사용하자
풍력 및 태양열 같은 다른 에너지원과 비교해볼 때, 파도의 움직임, 그리고 밀물과 썰물은 그 특성이 훨씬 분명하다.
현재 바다의 운동에너지라는 엄청난 자원을 활용해 인간이 사용할 전력으로 바꾸기 위한 대다수 프로젝트가 진행 중이다.
해양에서 발생하는 에너지는 다음과 같은 몇 가지 다양한 방법을 통해 전력으로 변환될 수 있다.
바다에 느슨한 부표를 띄운다. 파도가 지날 때 부표가 떴다가 가라앉으면서 터빈과 발전기에 활용할 수 있을 정도의 물이
솟구친다. 각 부표는 약 250킬로와트의 전력을 생산할 수 있다. 그런 다음 수많은 부표에서 모은 전기를 해안으로 끌어
모으는 해저 케이블을 설치한다.
▲ 잘 개발하면 해양은 무한한 에너지 공급원이 될 것으로 보인다. |
끊임없이 조류의 움직임을 만드는 거대한 해저 터빈(기본적으로
풍력발전기와 비슷하게 생겼음)을 설치한다.
전형적으로 이런 해저 터빈은 높고 낮은 조류의 흐름 방향 모두를
포착하기 위해 회전한다. 파도의 이동을 포착하고 터빈 축을 회전시키기
위해 해안에 장비를 설치할 수 있다.
이러한 다양한 방식의 실행 가능성을 확실히 하기 위해 현재 많은
국가에서 시험 프로젝트를 진행하고 있지만, 파일럿 프로그램의
초기 연구결과는 해양 환경에서의 가동이 매우 어렵다는 것이다.
매우 극한 가동 상황을 견딜 수 있도록 장비가 갖춰져야 한다.
전 세계 다양한 해양 에너지 프로그램의 설립은 에너지 발전소에 가장
적합한 해양 접근 권한을 확실히 하기 위해 미국 내에서 일종의 땅
따먹기 상황을 유발했다.
많은 공공기업들이 가장 좋은 장소에 대한 권리를 확보하기 위해 접전을 벌였다. 또한 많은 기업들이 필요한 장비 제조법을
배우는 데 엄청난 돈을 투자하고 있다. 에너지에 있어, 해양에서 얻은 동력은 '차세대 히트 상품'이 될 조짐이 보인다.
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