바이오 에너지 ,바이오 에탄올, 바이오연료 및 곡물가격 상승 요인 바이오 에탄올 흐름 외국의 움직임

목차

<곡물가격의 상승원인>
<바이오 연료의 흐름>
<바이오에탄올에 대한 외국의 움직임>

-차세대 연료로 각광받는 바이오에탄올
고유가로 주목받는 바이오에탄올
주요국의 바이오에탄올 도입현황
에탄올 수요확대가 곡물값 상승을 불러
시사점

-우뭇가사리로 바이오 에탄올 만든다
해초(海草) 이용, 바이오에탄올 생산기술 개발

☆ 바이오에너지 ☆
1. 개요: 정의 필요성
2. 시스템 구성도,발전원리
3. 장점
4.단점
5. 활용방안
6. 설치사례
7. 전망

바이오 에탄올의 물성과 생산기술 현황(2008.04.04)
2. 바이오에탄올의 경제성, 시장현황 및 전망

본문내용

재생디젤: 디젤엔진에 사용되는 연료로 석유디젤과 혼합되거나 식용유, 동물지방과 같은 재생근원 또는 풀,나무와 같은 바이오매스의 다른형태로부터 만들어진다. 종류로는 바이오디젤이 있다. 석유수입과 대기오염감소를 기대할 수 있어 국가경제에 도움이 된다.
6. 설치사례
브라질은 사탕수수의 거대한 작황을 이용하여 수송용목적의 연료를 생산한다.
미국은 농작물인 사료용 옥수수의 전분을 이용하여 에탄올연료를 생산한다.
7. 전망
화석연료를 바이오연료로 대체하거나 연료첨가제로 바이오연료를 사용하면 매연으로 인한 대기오염을 줄일 수 있다. 또한, 지하수 오염과 지구온난화문제도 해결할 수 있을 것이다.
바이오 에탄올의 물성과 생산기술 현황(2008.04.04)
목질계를 원료로 하는 경우에도 목질계의 주성분인 셀룰로즈를 산이나 효소 (cellulase)로 분해하는 과정을 거쳐 발효하여 에탄올을 얻게 된다. 목질계 바이오매스 중의 헤미셀룰로즈는 산이나 효소(Xylanase) 존재 하에서 자일로즈(Xylose)를 비롯한 오탄당으로 대부분 분해되는데 지금의 효모나 박테리아로는 좋은 수율로 에탄올을 생산할 수 없다. 그러나, 최근 성능이 좋은 자일로즈 발효균주들이 개발되고 있다.
효소를 이용한 생물공정으로 목질계 바이오매스를 에탄올로 전환하는 공정은 화학공정이나 산을 이용하는 방법에 비해 여러 가지 잇점이 있다.
첫째, 효소는 대개 특정한 반응에 대하여만 촉매작용을 하므로 분해 생성물, 부산물 등의 생성이 적다.
둘째, 생물공정은 상온, 상압 반응이므로 시설비가 적게 들며 반응되지 않는 성분(바이오매스의 경우 리그린 등)은 변환없이 배출되므로 다른 용도로 쓸 수 있다.
마지막으로, 생물공정은 새로운 공정 및 테크놀로지 개발이 계속되고 있으므로 공정 개선 및 경제성 제고가 용이하다는 것이다.
에탄올은 수송용 대체연료로서 아주 우수한 특성을 갖고 있음이 입증되고 있다. 에탄올은 휘발유와 혼합연료(가소홀, Gasohol)의 형태, 산화물(ETBE, Ethyl Tertiary Buthyl Ether)의 혼합연료 혹은 수화에탄올(95%(v/v)에탄올 + 5%(v/v)물)로 기존의 내연기관에 거의 완벽하게 사용될 수 있다.
즉, 다음 <표 2-1>에서 보는 바와 같이 먼저 공연비(Air/Fuel ratio)를 낮게 유지할 수 있으며, 증발잠열이 높고, 옥탄가가 높으며 화염온도는 낮다. 실제로, 에탄올은 이와 같은 이유로 Indianapolis 500 같은 고성능 자동차 경주에서 종종 휘발유 보다 우수한 연료로 경주차에 사용되기도 하며, 브라질에서는 수화에탄올 자동차가 휘발유 자동차 보다 더 많이 출고되기도 하였다. 내연기관 연료로서 에탄올 장단점을 다음 <표 2-2>에 종합한다.


2. 바이오에탄올의 경제성, 시장현황 및 전망
바이오 에너지 전문가들에게 있어 바이오에탄올 즉 농임산물 바이오매스를 원료로 발효생산되는 수송연료로 쓸수있는 에탄올은 이미 낯선물건이 아니다. 실제 브라질은 1999년 사탕수수 착즙액으로부터 생산된 95%(v/v)에탄올(자동차연료로 바로 쓰임, hydrous alcohol) 105억 리터와 휘발유 블렌딩(22%이상) 무수 에탄올(99.3%(v/v) 에탄올) 65억 리터를 자동차 연료로 사용하고 있다.
이 밖에도 미국은 옥수수 무수에탄올 53억 리터(1998년), 캐나다는 옥수수(85%) 및 밀전분(15%)을 이용한 2.4억 리터, 그리고 프랑스, 독일, 이태리에는 15억 리터의 밀전분 및 감자를 이용한 발효 알코올이 자동차용 연료로 공급되고 있다[1,2].
상기하는 바와 같은 자동차용 에탄올 및 에탄올 함유 연료의 생산공장에서의 단가는 매우 추정하기 힘들다. 다만, 이들 연료의 소매가는 에탄올 연료에 관한 조세감면 등의 수단으로 휘발유보다는 낮게 책정되고 있다.
미국의 예를 들면 1999년 만료된 E10 (에탄올 10% 함유 가소홀)은 갤런당 5.4센트의 조세감면법을 최근 (1999년) 다시 2007년까지 연장하였다.
프랑스의 경우에는 바이오 에탄올의 리터당 수매가가 0.47 ECU/리터이며 시판가는 이를 훨씬 상회한다. 현재 사탕수수나 옥수수로부터 생산되는 에탄올의 생산단가는 현지의 사정이나 플랜트마다 다를 수가 있으며 프랑스의 경우에는 약 0.4 US$/리터에 약간 못 미치는 수준이 아닌가 추정된다.
한편, 미국의 경우에 에탄올 리터당 약 14센트의 보조금이 지급되는 상황이므로 휘발유의 생산단가를 약 20센트라고 하면 미국의 에탄올 시장은 0.34 US$/리터 에탄올의 생산단가를 실현하여야만 2000년 현재 보조금을 받아서 수지를 맞출 수 있다는 결론에 이르게 된다.
그림에서 현재와 같이 약 30 US$/bbl의 원유가 상황에서 휘발유의 생산가는 리터당 약 0.25 US$라고 볼 수 있다. 에탄올의 자동차 연료로서의 열량은 리터당 약 8,000 kcal 이므로 동일한 마일리지로 바이오 에탄올을 공급하려면 바이오 에탄올의 생산원가는 약 0.2 US$/리터가 되어야 한다는 추정이다.
1980년대 이래로 적지 않은 연구자들이 바이오매스로부터 목질계 에탄올을 생산하는 공정(다음장 기술개발 현황 참조)을 모델링하고 경제성 분석을 해왔다. 최근 약산당화, 강산당화, 그리고 효소당화 공정의 경제성을 비교 검토한 스웨덴 연구자 들에 의하면 환경영향적 요인과 앞으로의 기술혁신의 가능성을 감안하지 않을 것 같으면 이 세가지 공정의 절대적 우열을 판단하기는 힘들다는 결론을 맺었다.
그러나 한국에너지 기술연구원 연구팀과 미국의 NREL, 일본의 RAPAD, 프랑스의 CARBUROL 프로젝트 연구팀과 스웨덴 Lund 대 연구팀 등 모든 목질계 에탄올 생산공정 연구팀은 효소당화에 의한 목질계 에탄올 생산공정이 환경영향과 앞으로의 기술혁신의 가능성을 감안할 때 가장 경제성이 좋은 공정으로 보고 동 공정의 파일로트 규모 연구를 추진해오고 있다. 그러나, 지금까지 많은 노력에도 불구하고 목질계의 당화효소의 생산기술 개발에서 큰 성과를 거두지 못함에 따라 최근에는 여러 농도의 약산을 사용하는 산당화(산에 의한 직접 당화)에 이은 발효공정이 현실적인 대안으로 재조명 되고 있다

키워드

연료용 및,   개발도상국,   곡물가격의 상승원인,   바이오에탄올의 원료는 ,   사탕수수