오염된 호수에서 바이오 디젤을 생산한다

 

과테말라, 오염된 호수에서 바이오 디젤을 생산한다

- 호수 정화와 연료 생산의 일석이조 효과 -

- 1㏊당 매년 13만6900ℓ 생산 예상 -

 

 

 

□ 전 세계 바이오 디젤 생산 동향

 

 ○ 바이오 에탄올 생산 증가로 인한 곡물 가격 폭등, 삼림 파괴의 가속화 등의 악영향으로 미국, 일본, EU 등 선진국들은 기존 정책을 수정하거나 새로운 정책을 수립하고 있음. 특히 곡물 원료를 벗어난 셀룰로스계 바이오 연료나 해조류, 폐기물을 연료로 재활용하는 방식에 초점이 맞춰짐.

 

 ○ 2009년 생산 점유율이 49.8%인 유럽은 바이오 디젤 시장의 선두주자이며 미국이 32.8%로 그 뒤를 잇고 있고 아시아-태평양 지역은 4.4%를 차지. 독일, 미국, 프랑스, 아르헨티나, 브라질은 세계 바이오 디젤 생산자 중 상위 5개국 안에 속하며, 세계 총 바이오 디젤 생산량의 68.4%를 점유

 

 ○ 현재 탄소규제에 따른 세계 각국의 바이오 연료 도입 의무화와 석유고갈에 대비한 에너지원 다변화 방책으로 바이오 디젤 생산은 더욱 늘어날 것으로 전망

 

2030년까지 국제 신재생에너지 비율의 증가 전망

자료: BP Energy Outlook 2030

 

□ 세계는 지금 미세조류의 바이오 연료화에 주목

 

 ○ 바이오 디젤의 주원료는 1세대인 유채, 해바라기, 콩 등의 식물성 기름과 폐식용유, 동물성 유지 등이 가장 널리 사용되며, 2세대는 자트로파와 같은 비식용작물이 사용됨. 현재는 3세대로서 다른 작물보다 기름 생산량이 압도적인 미세조류를 이용하는 연구가 진행 중임.

 

바이오 디젤 원료 작물별 기름 생산량

Crop	kg oil/ha	liters oil/ha	lbs oil/acre	US gal/acre
옥수수	145	172	129	18
콩	375	446	335	48
커피	386	459	345	49
양구슬냉이	490	583	438	62
참깨	585	696	522	74
벼	696	828	622	88
해바라기	800	952	714	102
땅콩	890	1,059	795	113
유채	1,000	1,190	893	127
올리브	1,019	1,212	910	129
자트로파	1,590	1,892	1,420	202
아보카도	2,217	2,638	1,980	282
기름야자나무	5,000	5,950	4,465	635
말(조류)	79,832	95,000	71,226	10,000

 

 ○ 바이오 연료로서 미세조류의 장·단점

  - 장점: 미세조류는 기존 곡식보다 단위 면적당 더 많은 바이오 연료를 생산할 수 있으며, 식용 작물이 아니므로 식량문제에 악영향을 끼칠 우려가 없음. 미세조류는 단세포 광합성 미생물로서 태양광과 물이 있으면 염수나 사막 환경 등 열악한 조건에서도 잘 성장할 수 있음. 또한 육상 바이오 매스에 비해 빨리 자라므로 생산량 또한 3~8배 높은 것으로 파악

  - 단점: 미세조류는 많은 유지를 보유하고 있으나, 재배 기술비용과 기술력으로 인해 대부분 바이오 연료 신생 기업들이 개발 단계에서 벗어나는데 어려움을 겪고 있음.

 

□ 과테말라의 Amatitlán 호수에서 이뤄지는 미세조류 연구

 

 ○ Amatitlán 호수(el Lago de Amatitlán)는 과테말라 시티에서 25㎞ 떨어진 1186m 고도의 분화구에 형성된 호수임. Villalobos 강은 Amatitlán 호수로 흘러드는 주요 강 중 하나임. 이 강물은 대도시 과테말라 시티의 주요 산업 및 농공업용수로 사용됨. 매년 상당한 폐수와 50만t에 달하는 퇴적물로, 수산 및 관개의 원천인 호수에 오염과 부영양화를 가속하고 있음. 호수의 부영양화로 미세조류들이 급증해 오염의 주요 원인이 됨.

 

Amatitlán 호수의 부영양화로 인한 수질오염

   

자료: 구글 이미지

 

 ○ 과테말라의 Galileo 대학교와 el Valle de Guatemala 대학교로 구성된 프로젝트팀은 Amatitlán 호수에서 발견된 52종의 미세조류가 바이오 디젤 연료로서의 잠재력이 있음에 주목해 2009년부터 이에 대한 연구가 활발하게 진행됨. 현재 미세조류 2종의 바이오 매스로부터 추출된 바이오 디젤은 사용하기 적합한 품질로 평가됨.

 

Amatitlán 호수에서 발견된 미세조류들

   

자료: Galileo 대학교

 

 ○ 관계자에 따르면 바이오 디젤 생산성이 가장 높은 농업 작물인 팜유는 1헥타르당 연간 최대 생산량이 약 5950ℓ인데 비해 이 미세조류는 연간 약 13만6900ℓ를 생산할 수 있는 것으로 밝혀짐.

 

 ○ 이 프로젝트는 호수에서 미세조류를 필터링해 이들로부터 바이오 연료를 생산할 뿐만 아니라 미세조류를 제거해 호수를 정화하는 일거양득의 효과를 얻을 수 있음.

 

미세조류에서 바이오 디젤을 추출하는 모습

   

자료: Galileo 대학교

 

 ○ 프로젝트팀은 이 방법을 지역에너지 생산원으로 발전시키고 과테말라의 다른 지역의 수질을 개선하기 위한 방책으로 확대시키려 함.

 

□ 전망 및 시사점

 

 ○ 향후 화석연료의 수급 불안정 가능성과 지구 환경보호를 위한 세계적인 규제 추세를 고려할 때 미세조류를 통한 바이오 디젤 생산은 더욱 늘어날 것으로 전망

 

 ○ 미세조류 원료의 바이오 디젤 생산은 기존 작물 방식보다 높은 오일 수율, 적은 토지소요와 환경친화성으로 유망한 대안이 되고 있으나, 경제성 있는 대량 생산기술 미흡 등 아직 해결해야 할 과제가 많음.

 

 ○ 에너지 집약적인 산업구조를 가지고 있는 우리나라 또한 미세조류의 에너지원료 응용기술 개발에 대한 적극적이고 전략적인 접근이 필요하며, 중남미 국가들과 공동연구를 통한 우량 미세조류 발굴 및 배양 등 바이오 연료 개발에 대한 투자로 상호보완적 관계를 조성하는 것은 포스트 석유시대에 대한 좋은 대안이 될 것임.

 

※ 참고사항: 바이오 디젤이란?

 

 ○ 바이오 에너지는 바이오 매스를 이용해 생산되는 모든 에너지를 말함. 바이오 매스란 재생 가능한 에너지원인 나무, 식물, 축분, 폐기물 등과 같은 생물로부터 생성되는 유기물로 연소가스화, 가수분해 발효 등의 다양한 과정을 거쳐 액체, 고체, 기체 바이오 연료로 변환됨.

 

 ○ 바이오 에너지 중에서 가장 주목받는 것은 바이오 에탄올과 바이오 디젤인데 이 두 에너지는 액체연료로서 휘발유와 경유를 대체해 사용할 수 있음. 이 바이오 에너지를 차량에 이용하기 위해 별다른 장치가 필요하지 않아 추가적인 비용 발생 없이 화석연료를 대체할 수 있는 장점이 있음.

 

 ○ 바이오 디젤은 동식물 지방, 폐식용유 등을 알코올과 반응해 생산하는 에스테르화 기름임. 바이오 디젤은 일반 경유와 혼합해 일반적으로 사용되기 때문에 혼합 비율에 따라 BD100(순수 바이오 디젤 100%), BD20(순수 바이오 디젤 20% + 일반 경유 80%), BD5(순수 바이오 디젤 혼합률 5% 미만)로 구분함.

 

 ○ 일반 경유에 비해 바이오 디젤은 재생 가능한 자원을 이용해 에너지고갈 문제를 해결하는 데 도움이 되고, 온실가스 감축에 효과가 있으며, 연소 시 황산화물과 같은 대기오염물질의 배출량이 상대적으로 낮아서 대기환경 개선 효과도 큼.

 

 

자료원: 과테말라 주요 일간지 PRENSA LIBRE, 에너지경제연구원, 한국과학기술정보연구원, KOTRA 내부자료, Universidad Galileo – EEP Forum, GVEP International, BP Energy Outlook 2030