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지나 원
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발간사 자원고갈과지구온난화문제는오늘날에대두된문제가아니며, 대체에너지에대한관심은지금의자원고갈과환경문제가점점심화됨과비례하여증가하고있습니다. 대체에너지에대한관심이예전의석유고갈의위기에대한대처방안등의단순한목표에서, 근래에는이산화탄소배출량감축목표와같은환경적목적으로확대되어지고있습니다.

3 발간사 자원고갈과지구온난화문제는오늘날에대두된문제가아니며, 대체에너지에대한관심은지금의자원고갈과환경문제가점점심화됨과비례하여증가하고있습니다. 대체에너지에대한관심이예전의석유고갈의위기에대한대처방안등의단순한목표에서, 근래에는이산화탄소배출량감축목표와같은환경적목적으로확대되어지고있습니다. 특히바이오에너지는재생가능하고지속가능한에너지자원으로서환경문제에대한해결까지기대할수있는대체자원으로주목받고있습니다. 더욱이국토가좁고산이많은우리나라에서는산림이나농지를파괴하지않고해양을이용하여바이오에너지를생산하는것이바람직한방법으로인식되고있습니다. 과학기술정책기획및 R&D평가전문연구기관인 KISTEP은 녹색기술연구개발종합대책, 녹색기술개발과상용화전략 등녹색기술 R&D전략을수립한바있습니다. 또한 녹색기술사업실 을신설하여녹색위 국과위의녹색기술예산배분방향설정, 녹색기술정책및동향분석등의업무를수행하고있으며, 그일환으로주요녹색기술에대한동향분석리포트인 Green-tech RESEARCH 를발간하게되었습니다. 본 Green-tech RESEARCH 는주요녹색기술별로국내외기술, 정책, 산업및시장동향을분석하고이에따른국내 R&D 전략에대한시사점을제공하고자합니다. 보고서발간을위해 Green-tech 전략 SEMINAR 의발표및토론에참여해주시고, 그결과를원고로작성해주신이철균교수등에게깊은감사를드립니다. 또한본분석자료가녹색기술정책및전략수립에유용한정보로활용되기를기대합니다 년 9 월 한국과학기술기획평가원원장이준승 2011 년 7 월 3

4 4 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

5 녹색기술의국내외기술정책및동향을파악하여정책수립에반영하고자녹색기술동향분석리포트형식으로매월발간되고있습니다. Contents 07 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 Ⅰ. 해양바이오에너지개요 / 7 Ⅱ. 해양바이오에너지해외현황 / 22 Ⅲ. 해양바이오에너지국내현황 / 30 Ⅳ. 해양바이오에너지발전방안 / 년 7 월 5

6 6 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

7 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 Ⅰ 해양바이오에너지개요 1. 필요성가. 바이오에너지의필요성 1 에너지위기 : 고유가와화석연료의고갈 1970 년대에두차례석유파동으로고공행진을하던유가는 1980 년대에세계경기침체가오면서배럴당 20달러아래에서장기간안정됨 21세기들어서면서 OPEC의감산결정과중동의불안한정세, 신흥 BRIC 국가들의에너지소비증가 년 7월에배럴당 140달러를돌파했던유가는미국발금융위기로잠시폭락하였지만, 다시배럴당 100달러를넘어선상태 화석연료가고갈되어감에따라전세계적으로신 재생에너지연구가활발하게진행 - 미세조류를이용한바이오디젤분야의연구와식물유래의바이오알콜분야의연구가활발히진행 [ 그림 1] 1970 년이후의유가동향 2011 년 9 월 7

2 환경위기 : 지구온난화와교토협약 전세계인구는화석연료의사용으로만연간 70-80 억톤의탄소를대기중에방출 해양과지상의광합성생물에의해고정되고있는약 30억톤을제외한 30-40 억톤의탄소가매년대기중으로축적 지난 40만년간 180-300ppm 사이를약 10만년을주기로반복되던지구대기중의이산화탄소농도는최근 50년간무려 100ppm 가까이급격하게상승 자료 : 미국

8 2 환경위기 : 지구온난화와교토협약 전세계인구는화석연료의사용으로만연간 억톤의탄소를대기중에방출 해양과지상의광합성생물에의해고정되고있는약 30억톤을제외한 억톤의탄소가매년대기중으로축적 지난 40만년간 ppm 사이를약 10만년을주기로반복되던지구대기중의이산화탄소농도는최근 50년간무려 100ppm 가까이급격하게상승 자료 : 미국 National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA) [ 그림 2] 남극의이산화탄소농도와온도변화 인류의 70% 이상이해발 10m 이내의저지대에거주하고있으므로현재와같은온실가스의급격한증가는해수면의상승으로엄청난재앙을불러올것으로예측 바이오에탄올이나바이오디젤과같은바이오에너지는화석연료에비해상대적으로적은온실가스를배출하며탄소발자국 (carbon footprint) 이낮음 3 식량위기 : 곡물가격상승및식량부족 바이오에너지는유가가배럴당 100달러를넘으면화석연료를대체할수있을것으로예측되나, 2007 년말부터급격하게진행된유가폭등에바이오에너지가대처하지못하고, 오히려예기치못한곡물가격상승과식량부족상황을초래 원유가격의상승에따라증가된바이오에탄올의생산에곡물이많이사용되면서, 국제설탕가격도폭등하였고, 미국시카고곡물시장에서도대부분의곡물가격이유가와같이가격이급등 8 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

9 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 자료 : CBOT, Bloomberg [ 그림 3] 2001 년이후의옥수수 ( 수직막대선 ) 및원유 ( 굵은실선 ) 가격추세 대부분의곡물가격이폭등함에따라식용작물또는전분 (starch) 으로부터의바이오에너지생산은고유가의해답이아니라는결론에도달하였고, 기아에허덕이는인구를도울수있는곡물을에너지로사용한다는윤리적인비판이존재 4 바이오에너지의장점 대부분의신 재생에너지는보관이용이하지않으며, 단위부피당또는단위무게당에너지저장량이매우낮은전기에너지를생산하는단점이존재 바이오에너지는에너지밀도가높은액체에너지로서, 광합성으로이산화탄소를고정화하여생산되므로이산화탄소및폐수처리를같이할경우, 지구온난화와환경등전술한문제를해결 [ 그림 4] 단위체적당또는단위질량당에너지 ( 에너지밀도 ) 2011 년 9 월 9

10 나. 해양바이오에너지의필요성 1 유지가능한신 재생에너지의조건 환경의비파괴 : 유해물질의배출이없어야함 비식용작물의활용 유지가능성 : 매년재생가능한원료를사용하여야함 가격경쟁력및생산성 에너지의추가비사용성 ( 들어간에너지보다생산되는에너지가클수없으므로, 광합성은반드시태양에너지만이용하여야함 ) 2 육상에서에너지작물을키우는것은장기적으로는지구에피해 2008년이후네이처와사이언스지등저명학술지에따르면바이오에너지의생산을위해산림이나목초지를개간하는것은탄소발자국에관해득보다실이많다는연구결과보고 - 육상의배양은비료및트랙터등의사용 ( 비료 1 kg을생산하는데 2배이상의이산화탄소가배출 ) 3 해양바이오에너지가해결책 협소한국토와국토의 60% 이상이이미잘조림된산림인우리나라에서는국토를사용하지않고바이오에너지를생산하는것이필요함 - 우리나라의국토면적은 100,210 km2이고이중산림이 64% 인 63,700 km2나되어더이상개발이어려운상황 세계적으로도지구의 70% 이상이바다이며, 거의모든나라가배타적경제수역을가지고있음 - 12해리로인정되는영해는우리나라국토면적의 72% 인 71,000 km2이고, 중국, 일본, 북한과나뉘어있음에도, 200해리의배타적경제수역 (EEZ) 은국토면적의약 226% 인 225,214 km2 10 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 [ 그림 5] 세계배타적경제수역 (EEZ) 지도 해조류는단위면적당들어오는태양에너지의 1-5% 정도를고정화하여, ha당연간건조중량 10-50 톤의생산이가능할것으로예측 (ha당연간 3~20 kl 바이오에탄올생산 ) 해양미세조류의광합성은단위면적당들어오는태양에너지의 2-10% 정도고정화할수있으므로연간 ha당건조중량으로

11 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 [ 그림 5] 세계배타적경제수역 (EEZ) 지도 해조류는단위면적당들어오는태양에너지의 1-5% 정도를고정화하여, ha당연간건조중량 톤의생산이가능할것으로예측 (ha당연간 3~20 kl 바이오에탄올생산 ) 해양미세조류의광합성은단위면적당들어오는태양에너지의 2-10% 정도고정화할수있으므로연간 ha당건조중량으로 톤정도생산 (ha당연간 10~40톤의바이오디젤생산 ) 2007년우리나라연간석유소비량인 8억 7400만배럴 ( 약 1억 7500만 TOE, 07) 을대체하기위해서는 EEZ에도달하는태양에너지의 0.3% 만필요 ( 광합성효율이 5% 인해양배양장치를만든다면우리나라 EEZ면적의 6% 만필요 ) 석유기반경제는탄소가꾸준히배출되는열린탄소순환체계이나바이오기반경제는폐쇄적인탄소순환체계로서환경친화적이고유지가능한바이오에너지를생산 바이오에너지생산은선진국을중심으로전세계가무한경쟁시대로돌입하고있으므로우리나라에서도늦기전에빠른투자가필요 2011 년 9 월 11

12 [ 그림 6] 바이오에너지의친환경적이고유지가능한탄소순환체계 2. 구성요소가. 해양바이오에너지생산을위한조건 1 현재의기술과다른획기적인생산설비의필요 현재사용되고있는배양장치는유용물질이나건강보조식품등고가의물질을생산하기위해개발된것으로현재의기술로는물보다가격이저렴한수준의바이오에너지를만들경우, 채산성부족으로초기시설투자비의회수불가능 2 태양에너지의필수적이용 태양광만이용한광합성 풍력, 수력, 태양열, 태양광등대부분의신 재생에너지는태양에너지에의존 이산화탄소배출의최소화또는저감 3 경쟁력과경제성있는생산기술의활용 현재우리나라에너지수입의존도는 97% 장기적으로에너지자급을목표로하여야함 12 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

13 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 4 비식용작물의이용 식용으로사용가능한작물의사용불가 화학비료등다른에너지사용의최소화 5 국토이용의효율화 경작지나기타개발가능한토지사용불가 산림, 초원등생태계의비파괴성 나. 해양바이오에너지의생산에영향을주는요소 1 광원 ( 빛 ) 광합성에가장중요한요소 광질 (spectral quality), 광도 2 광전달 광생물반응기내부로광에너지의전달 전달된광에너지의반응기내부에서의분포 광도가너무높으면광저해반응 (photoinhibition) 발생 ( 특히세포의농도가높을때 ) 혼합이충분하지않으면상호차광 (mutual shading) 에의한생산성저하 3 물질전달 충분한이산화탄소의공급 기타생장에필요한여러물질의공급 생산되는생장저해물질및노폐물의제거 다른모든대사와마찬가지로최종산물의농도가높으면, 그산물을생산하는대사는피드백억제 (feedback inhibition) 를받음 광합성의산물인산소의농도 ( 용존산소농도 ) 가높으면, 광합성능감소 2011 년 9 월 13

14 4 혼합 세포를부유상태로유지 ( 차광효과 : mutual shading 감소 ) 온도구배 / 농도구배최소화 물질전달향상 빛이용효율향상 ( 광합성효율향상 ) 5 영양분 탄소원 ( 주위에화력발전소등이산화탄소점원이있으면유리 ) 질소및인 ( 부영양화의주범으로폐수처리가가능하면유리 ) 기타온도, ph, 삼투압, 등기후요소및지역특성 자료 : Biotechnol. Bioprocess Eng., 8(6): , 2003 [ 그림 7] 광합성미생물의생장에영향을주는요소 14 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

15 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 3. 해양바이오에너지의종류가. 바이오디젤 1 육상의에너지작물과마찬가지로 TAG(triacylglycerol) 의지방산을이용하여생산 미세조류유래바이오디젤은팜이나자트로파와같은육상에너지작물유래바이오디젤과흡사 - 미세조류는종과배양조건에따라다르지만, 건조중량의 70% 이상을바이오디젤로전환가능한지질축적가능 육상수송용바이오디젤과함께항공유의생산도가능 2 현재가장활발하게연구되고있는분야 미국등세계적으로다수의정부와벤처의적극적투자로국제적인경쟁심화 경제적인생산공정이개발되지않았으나, 해양바이오에너지중전망이좋은에너지원 3 상업화가지연되는이유 초기시설투자비가저렴한효율적인배양기술의부재 빨리자라는미세조류는지질의함량이낮아바이오디젤의생산성이낮음 ( 늦게자라는미세조류는지질의함량이높으나생장율이낮아생산성이낮음 ) 부유생물의특성상수확이용이하지않음 부유배양에의한다량의수분함유및두꺼운세포벽으로인해지질의추출이용이하지않음 환경과오염등에강하면서생산성이좋은연중배양가능한종의부재 나. 바이오알콜 1 광합성의결과로다양한당분을합성 해조류는대부분이다당류로구성됨 현재 1세대바이오에너지라불리는전분질바이오에너지 ( 옥수수, 사탕수수등을원료로한바이오알콜 ) 와같은방법으로당질을이용한발효이용 미세조류와같은배양방법에따라당분의함량을조절가능 2011 년 9 월 15

16 2 우리나라등동아시아의발달된양식기술 우리나라는세계최고의양식기술을보유 - 상대적으로유럽이나북미와비교했을때우수한기술과시설을보유 3 상업화가지연되는이유 알콜발효에적합한당분을다량함유한종의개발필요 해조류및미세조류의당분은현재사용되고있는효모등의미생물이쉽게분해하지못하는특이한당류가많음으로인해바이오에너지로전환할수있는기술개발이필요 염분의함유로인해전통적인발효공정의개선필요 다. 바이오가스 1 최근활발히연구가진행되고있는수소 심해및열수구에서생장하는해양미생물들은산소가없는상태에서에너지로사용가능한수소, 메탄등의가스생산 수소는반드시에너지가아니더라도향후바이오기반경제시대에매우중요한자원 2 상업화가지연되는이유 다른바이오에너지에비해매우낮은생산성 고압에서보관하여야하는특성으로인한특수장비필요및위험성 가스에너지의사용을위한새로운인프라필요라. 바이오가솔린 1 기존바이오에너지의아쉬운점 바이오디젤과바이오알콜은탄소와수소로만이루어진석유유래의디젤과다르게약간산화된상태로서바이오에너지는석유유래의탄화수소에비해단위부피나단위무게당에너지양이약간낮음 산소의존재로인해기존인프라의변형이필요성존재 16 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2 광합성으로생산가능한탄화수소 대부분의광합성생물은탄화수소의생산도가능 아직은바이오디젤과바이오알콜의연구가많이진행되고있으나, 장기적으로는바이오가솔린의연구가활발해질것으로예상됨 이소프레노이드 (isoprenoid) 등을근간으로하는다양한탄화수소의개발

17 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2 광합성으로생산가능한탄화수소 대부분의광합성생물은탄화수소의생산도가능 아직은바이오디젤과바이오알콜의연구가많이진행되고있으나, 장기적으로는바이오가솔린의연구가활발해질것으로예상됨 이소프레노이드 (isoprenoid) 등을근간으로하는다양한탄화수소의개발 장기적으로는바이오매스에서얻어지는다양한탄수화물 (CHO 화합물 ) 을전술한수소를이용하여탄화수소 (CH화합물) 로바꾸는기술이개발될것으로전망 자료 : Curr. Op. Biotechnol. 19: , 2008 [ 그림 8] 광합성미생물의주요대사물질 2011 년 9 월 17

4. 미세조류배양방법가. 미세조류대량배양방법은크게세가지로분류 화학적합성법등의다른생산방법들에경쟁력을갖기위하여, 운전비나유지비가저렴한단순개방형반응기 고가의생리활성물질을생산하는특정미세조류의배양을위한복잡한밀폐형광생물반응기 최근에값싼바이오에너지의생산을위해활발히연구되고있는플라스틱형의단순밀폐형반응기나.

이러한단순개방형장치는조류의침전으로인한낮은수율, 오염으로인한미세조류생물량및종의불안정성, 영양원의불균등분포등의문제점발생 - 이런문제를해결하기위하여다양한종류의교반장치 (propellers, paddle-wheels, rotating arms, pumps 등 ) 가추가되었으나,

18 4. 미세조류배양방법가. 미세조류대량배양방법은크게세가지로분류 화학적합성법등의다른생산방법들에경쟁력을갖기위하여, 운전비나유지비가저렴한단순개방형반응기 고가의생리활성물질을생산하는특정미세조류의배양을위한복잡한밀폐형광생물반응기 최근에값싼바이오에너지의생산을위해활발히연구되고있는플라스틱형의단순밀폐형반응기나. 개방형배양장치 (Open Systems) ( 의의 ) 가장단순한형태의미세조류배양방법으로인공적또는자연적으로획득한영양원이풍부한개방된연못에서배양하는형태 ( 장점 ) 연못은저렴한비용으로축조및운전이가능하여, 추가비용을고려하여도현재존재하는기술중에가장운전비용이적게드는미세조류배양장치 ( 단점 ) 이러한단순개방형장치는조류의침전으로인한낮은수율, 오염으로인한미세조류생물량및종의불안정성, 영양원의불균등분포등의문제점발생 - 이런문제를해결하기위하여다양한종류의교반장치 (propellers, paddle-wheels, rotating arms, pumps 등 ) 가추가되었으나, 이는초기투자자본과운전비용의증가를초래 ( 종류 ) 도수로 (raceways) 및연못 (oblong pond) 이가장대표적이고, 그외계단 (cascade) 형등이있음 [ 그림 9] 대표적인개방형미세조류배양장치 : ( 좌 ) 도수로 (raceway) 형과 ( 우 ) 연못 (pond) 형 18 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

processing 에많은자본과노력이필요 ( 장점 ) 배양환경과생장인자의측정과조절을통해순수배양이가능하고, 생산량과신뢰성이높음 ( 단점 ) 고가의설치

그외에일반적인생물반응기 (CSTR) 형과돔 (dome) 형, 나선 (spiral) 형등의특이형태가있음 [ 그림 10] 대표적인밀폐형미세조류배양장치 : ( 좌 ) 관 (tubular) 형과

19 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 다. 밀폐형장치 (Closed Systems) ( 의의 ) 배양환경과생장인자의측정과조절을통해순수배양이가능한장치 - 개방형배양장치는낮은세포농도밖에키울수가없어, 조류의회수와같은 downstream processing 에많은자본과노력이필요 ( 장점 ) 배양환경과생장인자의측정과조절을통해순수배양이가능하고, 생산량과신뢰성이높음 ( 단점 ) 고가의설치 운영비용이소요되어초기에높은재정적비용의투자필요 ( 종류 ) 관을수직 / 수평이나일정한각도로설치한관 (tubular) 형과수직또는경사지게설치한판 (panel) 형이대표적인형태이며, 그외에일반적인생물반응기 (CSTR) 형과돔 (dome) 형, 나선 (spiral) 형등의특이형태가있음 [ 그림 10] 대표적인밀폐형미세조류배양장치 : ( 좌 ) 관 (tubular) 형과 ( 우 ) 판 (panel) 형라. 저가형장치 (Disposable Systems) 최근바이오에너지에대한관심이고조되면서, 지금까지사용하던형태의광생물반응기로는 L당 1000 원수준의저가산물의생산이적당하지않다고판단되어, 플라스틱등을이용한저가형이개발됨 종전의밀폐형광생물반응기를보강된플라스틱재질로교체한형태와물위에띄우는형태로나눌수있음 [ 그림 11] 대표적인저가형미세조류배양장치 2011 년 9 월 19

최근에 많은 논의가 되고 있는 부유형 광생물반응기는 국토해양부지원으로 개발된 반 투과막

- 국내팀의 반투과막 부유형 반응기와 OMEGA 반응기는 원리가 비슷하나 국내팀이 먼저

복합형 발전장치 - Solix사의 플라스틱 백형 반응기는 원래는 사막에 설치할 목적으로

연구하고 있음 [그림 13] Solix사의 부유형 광생물반응기(좌)와 NASA의 OMEGA

20 최근에 많은 논의가 되고 있는 부유형 광생물반응기는 국토해양부지원으로 개발된 반 투과막 플라스틱 광생물반응기, NASA의 OMEGA 프로젝트, Solix사의 플라스틱 백형이 있음 - 국내팀의 반투과막 부유형 반응기와 OMEGA 반응기는 원리가 비슷하나 국내팀이 먼저 특허를 출원한 것으로 알려짐 [그림 12] 국내팀이 개발한 반투과막 부유형 배양장치 원리와 복합형 발전장치 - Solix사의 플라스틱 백형 반응기는 원래는 사막에 설치할 목적으로 개발되었으나 최근 바다에의 적용을 연구하고 있으며, NASA는 폐수를 이용한 부유배양을 연구하고 있음 [그림 13] Solix사의 부유형 광생물반응기(좌)와 NASA의 OMEGA 프로젝트(우) 20 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

21 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 마. 장단점분석 일반적으로고가의물질에는초기시설비가비싸더라도생산성과신뢰도가높은밀폐형반응기를쓰고, 바이오매스가목적인경우에는주로개방형을사용 개방형광생물반응기는최근관심의초점인바이오에너지생산에는적합하지않은것으로판단되어, 많은새로운형태가개발되고시도되고있음 < 표 1> 미세조류배양방법에따른특성비교 개방형 Capital cost Running cost Cell yield Reliability Shallow ponds medium low low variable Raceways(paddlewheel) high higher higher good Cascade system medium medium higher good 밀폐형 Capital cost Running cost Cell yield Reliability Tubular PBR high-very high high high-very high very good Fermentor very high very high very high very good 저가형 Capital cost Running cost Cell yield Reliability Hanging / standing PBR low low low good Floating PBR very low low generally low but, can be high good 2011 년 9 월 21

22 Ⅱ 해양바이오에너지해외현황 1. 해외해양바이오에너지연구동향가. 미국 1 수생생물종프로그램 (Aquatic Species Program, ASP) 1978년부터 1996년까지미국에너지성 (Department of Energy, DOE) 의연료개발국 (Office of Fuel Development) 이지원하여미세조류로부터재생가능한수송용액체연료 ( 특히바이오디젤 ) 를생산하는연구수행 Twenty in Ten 정책 : 10년안에휘발유사용량의 20% 를줄이겠다는목표를 2007 년 12월에공표 연못과같은개방형배양장치에서화석연료를이용하는발전소의배기가스 (CO2) 를이용한미세조류의대량생산을통해바이오디젤을생산하며, 미세조류의대사를조절함으로써오일의생산성개선 2 수생생물종프로그램 (Aquatic Species Program, ASP) 의결론 실증생산을위한옥외배양보다는근본적인연구선행필요 미세조류의유전자조작에의한지질생산성향상에대한연구필요 처음부터생산시설을만들고자하는곳에자연적으로생장하는미세조류종을가지고시작필요 분자생물학적이해에기초하여광저해나광포화가일어나지않는광합성효율이극대화된균주의개발 폐수처리등과같이먼저상용화될수있는연구활성화필요 3 국무성조류바이오에너지프로젝트 2010년부터 2400만달러이상을투자 유지가능한조류바이오에너지연구단 (Sustainable Algal Biofuels Consortium): Arizona State University 를주축으로한화석연료기반연료를조류바이오에너지로바꾸는다양한기술과바이오리파이너리기술을연구 22 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

23 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 조류바이오에너지상업화연구단 (Consortium for Algal Biofuels Commercialization): University of California, San Diego를주축으로조류바이오연료의원료확보에주력하며, 환경및재순환과정과 GMO 등을연구 조류대량생산연구단 (Cellana, LLC Consortium): Cellana, LLC를주축으로해수를이용한미세조류의대량배양방법, 수확방법, 에너지수확후나머지바이오매스의활용방법등을연구 5 다양한벤처회사 Synthetic Genomics: Exxon-Mobil 사로부터 6억달러이상의지원을받아바이오디젤생산에최적인새로운미세조류합성 Sapphire Energy: 빌게이츠의 1억달러투자로유명해졌으며개방형연못방식조류배양장개발 Solix Biofuels: 물속에부유하는플라스틱백형태의광생물반응기를개발하여사막또는연안에서미세조류대량배양에의한바이오디젤생산 Solazyme: 당분을이용한 heterotrophic 방법으로배양하여바이오디젤을생산하는기술개발 Origin Oil: 미세조류에서지질을추출하는기술에집중 Green Energy Resources(GER): 5-10% 의석탄을첨가한식물성바이오매스 ( 일명 Eco-green Coal) 를유럽에수출 Cargill: 네브라스카주에건설된 Biorefinery(NatureWorks LLC) 에서옥수수를원료로 Lactic acid( 젖산 ) 를포함한수개의화학제품과생분해성플라스틱인 Polylactic Acid 를생산 ( 현재곡물저장과무역에서세계 1위를차지하는회사 ) 6 해양거대조류의이용 미세조류를이용하여바이오디젤을만들고자하는회사가 50여개가넘는데비해아직해양거대조류 ( 해조류 ) 를이용하여바이오에너지를만드는연구는시도되지않고있음 2011 년 9 월 23

24 나. 유럽 1 프랑스 Shamash 프로젝트 : 2006년부터시작한미세조류를이용한해양바이오에너지생산연구로서조류의지질생산및축적을극대화하는기술을개발 2 영국 2007 년도바이오가스이용량은 1,624 ktoe 이고, 이중 88.2% 가매립가스로서, 2015 년에 14.5% 까지증가시킬계획 영국의 Infinity Bio-Energy 사 : Disa, Montasa 에탄올공장을인수한회사로사탕수수를주원료로에탄올제조. 2007년 3월까지 3억달러투자 3 독일 유럽에서가장많은바이오가스를생산하는국가로서바이오가스플랜트집중형 16기와농가형 4,000 여기이상운영중 바이오가스전기를연간 7,500 GW 생산하여독일전체전력의 1.2% 를차지하고, 2030년까지천연가스 10% 를바이오가스 / 합성천연가스로대체하는것을의무화 오엘뮐레레아코네만사 : 연간바이오디젤생산량은 11만톤으로독일의 20여개바이오디젤생산기업중가장큰규모 4 덴마크 바이오가스이용량은 97.9 ktoe 로유럽 8위이지만, 바이오가스이용기술분야에서세계적인강국으로 2020 년까지덴마크전체전력의 1.2% 까지바이오가스사용을확대할계획 Novozymes: 다양한전분의원료에따라최적의효소 ( 옥수수전분분해효소시스템 ) 를보유. 곡식의전분에서여러단계의공정을거치지않고바로에탄올을만들어낼수있는효소시스템을개발하는등바이오연료관련효소시장의주도권을장악 5 스페인 Abengoa Bioenergia: 바이오에탄올분야에서유럽내가장큰 226,000톤생산 Acesur: 스페인식용유및조미료생산기업으로 2007 년 1,500 만유로를투자하여연 5만톤규모의바이오에탄올생산설비확충 SOS Cuetara: 역시자사의식용유공장에연간 20만톤규모의바이오디젤설비구축 24 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

25 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 6 이탈리아 ENI: 이탈리아탄화수소업계의대기업. 해초로부터의바이오연료생산연구에 2007년부터 2010년까지 3억 5,000만유로를투자하여바이오에너지, 태양광에너지, 해초에너지등을연구 7 스웨덴 자동차연료로서수송용바이오가스를세계최초로보급 2020년수송부분화석연료의 20% 를바이오가스로대체할예정 다. 아시아 1 일본 아폴로포세이돈구상 2025(Apollo & Poseidon Initiative 2025): 2025년까지일본해 / 오끼해등동해배타적경제수역 (EEZ) 의 3분의 1에해당하는해역을포함하는유효면적 1만 에걸친부유형조류양식장조성하여, 바이오에탄올등바이오연료를연간 2,000만 KL 생산하는것이목표 동시에해수에용해돼있는우라늄등희소금속등을해조에농축시키도록개량해해조에서 1950톤의우라늄 ( 이는일본원자력발전에사용하는우라늄의 40%) 과메탄, 디메틸에테르 (DME) 등희소금속까지추출하는방법연구 Ocean Sunrise Project: 동경해양대와미쯔비시연구소가 2030 년까지 1억5000 만 ton의해조류 (Sargassum fulvellum 종 ; 모자반 ) 를원료로하여 500만KL의바이오에탄올생산을목표 RITB(Research Institute of Tsukuba BioTech) 토요타, 히타치, 덴소, 일본오일, 기꼬만등 41개사가츠쿠바대학과공동으로해조류에서연료, 화장품원료, 화학원료등을생산하는연구 바이오연료의생산을위해 2010년까지폐기물은 80% 이상, 미이용원료는 25% 이상으로이용률을올릴계획 일본기업들은안정적인에탄올공급을위해브라질사탕수수가공업체에투자 2011 년 9 월 25

26 2 중국 2006년시행된재생가능에너지법에의해 2020년까지에너지의 16% 를클린에너지로하는것이목표 바이오디젤연료에대해서는소규모공장을중심으로주로폐식용유를원료로하며, 중국에서디젤사용이많은것을감안하면앞으로이생산량이증가되어 2010년에는 100만톤에이를것으로예측 3 인도 자트로파에대한적극적인육성이이루어지고있고정부에서는 3900만헥타르정도의육성가능지역을확인 연구개발은상당부분이자트로파에집중되고있으며관계관청및대학외에다임러크라이슬러사와브리티시페트로리엄이협력라. 기타지역 1 브라질 브라질은세계 2위에탄올생산국으로연간 199 억 7천만L를생산하는미국에이어연간 165억L를생산 북미옥수수에탄올에비해 40% 이상저렴하며, 유럽산밀과사탕무에서추출한에탄올가격보다 70% 이상낮은가격으로주로사탕수수를이용하여에탄올생산 Petrobras: 연간바이오디젤생산능력은각각 5천700만l에달하며, 지난해 10월포르투갈에너지기업인갈프에네르지아 (Galp Energia) 가바이오디젤공동개발협정을체결하고유럽시장을공략. 바이오디젤의원료로는채유식물이주로사용되고있으며, 현재동물성지방과튀김용기름찌꺼기등을이용하는방식도개발중. 페트로브라스는오는 2012년까지 15억달러를투자해바이오디젤생산량을늘려나갈계획 Clean Energy Brazil: 브라질사탕수수에탄올분야에투자하는펀드. 실제로 CEB사는 Usaciga Acucar, Acoole Energia Eletrica 에지분을 49% 차지 Brasil Ecodiesel: 북미의 Eco Green Solution사가자본의 35% 이상을차지하고있으며, 현재 6개의공장에서연간 4억 5000만L의바이오디젤을생산가능 Bionasa: 영국의 Trading Emissions PLC(TEP) 의투자펀드에속해있으며연간 40만톤의바이오디젤을생산가능 26 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

27 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2 캐나다 Iogen: 세계에서처음으로목질계원료에서바이오에탄올을생산하는시범공장 (demonstration plant) 을건설 캐나다의대기업석유회사인페트로캐나다및캐나다정부의자금원조를받아서총 3,000만캐나다달러를투자하여건설하였음 2. 해외해양바이오에너지시장동향가. 바이오에너지수요와공급 1 바이오디젤 세계바이오디젤의수요와공급전망을보면 2010년전세계바이오디젤의보급량은 200억리터로생산량이 30억리터초과한상태 2015년에는약 400억리터로보급와생산이거의동일 2020년에는보급량이 830억리터로생산이약 130억리터부족할전망 Figure 8 : Biofuel demand by region Africa Latin America Middle East India Other Asia China Eastern Europe Former Soviet Union OECD Pacific OECD Europe OECD North America Note : FSU=Former Soviet Union. Source : IEA, 2010c. 자료 : International Energy Agency 2010 [ 그림 14] 전세계바이오디젤생산비율및바이오에너지생산량추이및전망 2011 년 9 월 27

28 2 바이오에탄올 2004 년세계바이오연료생산이 330 억리터에이르며휘발유생산량인 1조 2천억리터의약 3% 에해당되는규모 세계바이오연료를주도하고있는나라는브라질로서 2004년에는연료용에탄올생산량이 150억리터에달해세계생산량의약절반을차지 세계에탄올시장은 1980 년중반이후 2000 년까지 200 억리터내외를유지하다가 01년을기점으로연평균 20% 의높은성장률을기록, 05년 390억리터규모 세계에탄올생산량은 05년기준브라질이 167억리터로세계최대의규모를나타내고있으며근소한차이로미국이 166억리터로 2위 2010년부터 2020년까지미국과캐나다가속한북미가계속적으로압도적인생산을할것으로보이며, 브라질이속한남미가두번째로많은생산을하여소비할것으로예측 3 바이오가스 하수슬러지, 축산분뇨, 음식폐기물등유기성폐기물을원료물질로하여생산 유럽의경우 2002년기준유기성폐기물의약 95% 를혐기성소화또는퇴비화를통해처리 미국은 2004년기준약 95% 를농지살포 일본은 2003년기준약 94% 를퇴비화를통해재활용 바이오가스플랜트를통한자동차연료및천연가스대체용으로사용하기위한바이오가스생산및기술개발은유럽을중심으로크게증가 메탄의 2008년기준세계시장규모는약 150조원으로추정 나. 각국의정책 1 세계각국에서순수바이오디젤인 BD100부터 BD20, BD10, BD5, BD1 등의다양한형태로사용 각국은자신들의경제환경에맞는조세지원이나사용의무화에너지정책을수립하여 2005년경부터시행중에있으며, 2010년현재바이오디젤의혼합사용량은최저 2% 에서최고 7% 까지다양하며지속적으로증가시키는추세 전세계적으로바이오연료보급확대정책에따라바이오디젤사용량이늘어나고있는추세 28 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

29 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 F.O. Licht 사의보고서에따르면 2007년전세계바이오디젤생산량은 800만톤을상회, 2030년에는바이오매스에서유래한에너지가유럽전체에너지사용량의 7% 를차지할것으로예측 2 화석연료고갈및에너지시장불안정심화로관심이확대 바이오에탄올의경우, 미국, 브라질을선두로관심이증대 주요선진국의대체에너지사용량중에서바이오에너지의비율은 30~50% 로높은편 최근국제유가는연평균 27% 가상승 3 기술개발및규모의경제실현등으로비용문제가일부해소됨 에탄올생산비는리터당 2002년 0.50달러에서 2005년 0.45달러등으로꾸준히하락 4 국제바이오디젤의수요와공급전망 2010년전세계바이오디젤의보급량은 200억리터로생산량이 30억리터초과 2015년에는약 400억리터로보급와생산이거의동일 2020년에는보급량이 830억리터로생산이약 130억리터부족할전망 < 표 2> 해외국가의바이오에너지현황 국가방식용도세부사항 미국 BD20 수송용 경유 80%+ 바이오디젤 20%, 2020 년부터 100% 사용, 미네소타, 워싱톤등일부주에서만의무화 인도네시아 BD5 수송용 2010 년까지 150만 kl 생산, 소비하여전체수송부문의 10% 를대체 독일 BD100, BD5 수송용 일부부품개조를통해일반차량에사용. 리터당 0.38 유로를면세함 프랑스 BD30, BD3 수송용 도심버스, 관용차량, 대형트럭, 일반차량. 내국세 42% 감면하여리터당 0.25% 유로감면 스웨덴 BD30~50 수송용 대도시버스에사용 이탈리아 BD5, 30, 100 난방용, 수송용 오스트리아 BD5, BD100 수송용 BD100 은대도시난방용연료, BD30 은대도시버스, BD5 는일반차량에쓰임 그라즈시공공버스에서 BD100 사용. 나머지는택시등일반차량, 유채유를주원료로사용, 세계최초 BD 표준마련 브라질 BD2, BD5 수송용 2013 년 5% 의무사용화를추진함 콜롬비아 BD10 수송용 세계 5위의바이오디젤생산국가 한국 BD5 수송용 2007 년 0.5% 2008 년 1% 로 1010 년까지단계적으로시행 타이 BD5 수송용 2007 년부터방콕및남부지역으로확대하여 B5 공급, 2012 년에는전국으로 B10 공급 2011 년 9 월 29

30 Ⅲ 해양바이오에너지국내현황 1. 국내바이오에너지동향및전망 1 국내바이오에너지정책동향 경유중바이오디젤의혼합비율이매년 0.5% 씩증가할계획이었으나, 여러가지이유로실시보류 2008 년부터조세특례제한법에근거하여면세지원하였으나 2011 년말로지원종료예정 바이오디젤의경우한때 10개의공급기업이있었으나, 현재는 7개기업으로감소 현재국내바이오에탄올생산량중 8% 는산업용으로이용되며 92% 는음료용으로사용 ( 자동차연료용에탄올이용실적이전무한실정 ) 바이오에탄올에관한법령개정이후연료용바이오에탄올수급이전망됨 2 국내바이오에너지전망 2030년까지경유및휘발유의 20% 시장점유율전망 바이오연료개발에있어 EU와미국에 5~10 년정도의격차를보이고있음을감안하여 2030 년까지경유및휘발유의 20% 를바이오디젤과바이오에탄올이대체할것으로전망 < 표 3> 바이오디젤및바이오에탄올보급량및비중전망 ( 단위 : 1,000 TOE) 연도 경유소비량 16,301 18,635 20,016 22,437 24,531 25,942 바이오디젤 ,001 2,244 3,680 5,188 경유중 BD 비중 (%) 휘발유소비량 7,512 7,818 8,945 9,001 9,158 9,403 바이오에탄올 ,374 1,881 휘발유중 BE 비중 (%) 자료 : 2007, 에너지연구센터, 바이오연료의보급전망과사회적편익 30 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

31 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 3 바이오디젤 2007년 7월부터시행, 아시아최초로바이오디젤상용화 2010년현재시판되는경유는 BD2: 정유사가 BD100을구매, 기존연료유에 2% 혼합하여보급 BD20 시범시행 : BD 생산자가제조하여자가정비시설과자가용주유취급소를갖춘관리가가능한사업장의버스, 트럭, 건설기계에보급 조세특례제한법에의한면세지원이종료되면현재와같이동남아에서팜오일등을수입하여가공납품하는대부분의중소바이오디젤업체는상당한타격을받을것으로예상 2010년국내바이오디젤생산능력 104만kL를기준으로할때, 실수요량은 39만kL에불과하였므로, 약 65만kL 초과한상태 2015년에는약 100만kL로수요와공급이거의동일 2020년에는수요량이 140만kL로공급이약 40만kL 부족할전망 4 바이오알콜 국내에는 10개의에탄올제조회사 2004년도에에탄올제조량은총 3000천kL로이중 93% 가주류용으로사용되고 7% 가산업용으로사용 국제적으로에탄올의총생산량의 13% 만이주류용으로사용되고산업용으로 21%, 연료용으로 66% 가사용되고있는것에비하면국내는비주류용에탄올의생산비중이극히낮음 국내기초발효공정 ( 핵산 / 아미노산발효 ) 기술은생명공학분야에서우리나라가소유한세계초일류기술중에하나이며, 이들기술은바이오에탄올산업발전의기반이될수있음 우리나라는연간약 2,400 만톤의하수슬러지, 축산분뇨약 5,100 만톤, 음식폐기물약 430만톤이발생하고있지만, 현재까지대부분해양투기, 소각, 매립, 토지살포의방식으로유기성폐기물을처리하고있고, 이에대한에너지화처리비율은매우낮은상황 2011 년 9 월 31

32 5 바이오가스 현재유기성폐기물처리시설중에너지화시설은소수에불과 대부분이하수슬러지처리시설이며음식물쓰레기및가축분뇨처리시설은거의없음 2007년기준국내음식물쓰레기처리시설 254개중바이오가스플랜트시설은 6개소정도밖에안되지만그마저도활용도가낮음 국내가축분뇨바이오플랜트는 13개이지만대부분처리능력이 10~20 톤수준으로시범운영에불과하고, 일부는이미가동이중단 정부는바이오가스를포함한폐자원에너지화를통해 2050년전체에너지중 10% 를보급계획 구체적으로 2013년까지바이오가스연료화시설 21개소, 2020년까지바이오가스화시설 28개소등을확충할예정 기존의유기성폐기물공공처리시설을개선하거나확충하여바이오가스및퇴비화가가능한공공자원화시설로변경할계획 2. 국내바이오에너지시장동향 1 바이오디젤 현재 SK케미칼, JC케미칼, BDK, 단석산업, 애경유화, 엠에너지, 에코솔루션등 7개의회사가 4개의정유사 (SK에너지, GS칼텍스, S-Oil, 현대오일뱅크 ) 에공급 (2010년 11월기준 ). 지역적으로는경기에단석산업과엠에너지, 전북에 BDK 와에코솔루션, 울산에 SK케미칼, JC케미칼, 애경유화등이위치 GS글로벌과 GS칼텍스가 50% 씩출자해설립한 GS바이오는여수에 300 억원가량을들여연산 10만톤급바이오디젤생산공장을설립중. GS글로벌을통해공급받은원료로부터바이오디젤을만들어전량 GS칼텍스로공급할예정 한국화학연구원은베트남식물유와고체촉매를적용해바이오디젤을만들어내는연간 200톤규모의플랜트설치 SK케미칼은 2006년부터연간 4만톤규모로바이오디젤생산. 팜유, 대두유, 유채유기반의모든바이오디젤제조공정에내부적으로별도의품질기준을마련하고독자적인증류정화과정 (distillation purification process) 를도입함으로써전세계품질기준만족 (30% 가량의시장점유율확보 ) 32 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

33 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 엠에너지는평택에위치하며바이오디젤생산력은국내최고수준으로연간 10만톤을생산할수있는생산설비를갖추고있음. 또공정과정에서도비용절감효과가큰연속식공정방식을채택하고있어비교적높은가격경쟁력을유지 < 표 4> 국내바이오디젤업체현황구분 업체수 생산능력 (kl/ 년 ) 10만 kl 초과 2개사 256,000 5만 kl ~ 10만 kl 8개사 643,000 3만 ~ 5만 kl 미만 3개사 112,400 3만 kl 미만 2개사 33,000 합계 15개사 1,044,400 2 바이오알콜 한국해양연구원은해조류의일종인구멍갈파래를이용해바이오에탄올생산에성공, 제주도에시험기지건설추진 ( 주 ) 창해에탄올은바이오에탄올생산을위해파푸아뉴기니에진출하여농장을개발하고있으며, 2013 년에총 12만톤의바이오에탄올을생산하려고농장을확대하고있음 3 바이오가스 대우건설 : 인천송도환경자원센터에음식물쓰레기 (200 톤 / 일 ) 처리시설설치 ( 주 ) 미렌 : 음폐수사용, 경기포천 40톤 / 일 유니슨하이테크 : 농가형축산분뇨처리를통한바이오가스화처리공정개발실증, 충남청양군청양읍여양농장, 축산분뇨 20톤 / 일, 양돈 4,000두, 60kW 가스발전기가동, 전력 400MWh/ 년, 열 2,200 GJ/ 년 한라산업개발 : 통합처리방식, 경기파주, 80톤 / 일, 축산분뇨 (60톤), 음식물쓰레기 (20톤), 발전기 400kW, 생산전력자체이용 2011 년 9 월 33

34 Ⅳ 해양바이오에너지발전방안 1. 바이오에너지의다양성확보 생물의종이많을수록건강한생태계이므로바이오에너지생산을위하여한가지종만을사용하는것은천적이생길경우모든공정이중단되는사태가발생할위험성이높음 지역특성에따른다양한종에대한연구를진행하고, 모든미세조류바이오에너지연구에대한다양한방법의모색필요 2. 부처별역할분담및협력체계구축 바이오에너지원료생산및확보에대한범부처협의체를결성하고, 각부처간중점업무확정을통한협력이가능한체제구축 해양바이오에너지외의다른해양에너지 ( 조력, 파력, 조류 ) 와복합공정이개발될가능성이있으므로원료확보에관한분야는국토해양부가구심점이되는것이필요 궁극적인규모면이나생산가능한바이오에너지의종류면에서넓은면적의해양을이용하는것이필요 생산된해양바이오에탄올이나디젤등의에너지관리는지식경제부에서담당하는것이국가전체에너지정책차원에서일관성을가질수있을것으로판단 환경부, 농림수산식품부나교육과학기술부등은원료의생산량이많지않으므로, 독자적인운영보다는범부처협의체를통하여추진하는것이바람직함 - 환경부는환경정화나폐기물의처리에역점 - 농림수산식품부는잉여수산물이나수산물가공부산물의이용 - 교육과학기술부는이에필요한다양한원천기술이나기초적인연구에중점 단, 바이오리파이너리부분은장기적으로부처간의협의가필요한부분 34 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

35 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 3. 해양바이오에너지의성공에필수적인법률 / 협약개정 1 유전자변형생물체의이용에관한법률 유전자변형생물체를다루기위해서는해당연구시설의안전관리등급이일정등급이상이어야하고, 중앙행정기관의장에게신고및허가를받아야연구와실험수행가능 개량된생물체의생물학적특성과후대안전성및근권미생물에미치는영향을검증함으로써, 안전관리를위한과학적자료의확보필요 유전자변형생물체의위해성심사를하는경우, 환경방출되거나환경방출될우려가있는유전자변형생물체는법령에서정하는기관의장과미리협의 대량으로바이오에너지가필요하게되면, 대부분의국가가궁극적으로 GMO (Genetically Modified Organism) 균주를사용하게될것으로예상 유전자조작된콩이나옥수수등에대한초기의격렬한저항이최근에는그효용성으로인해상당히많은나라에서인정되고있는것처럼 GMO 를이용한바이오에너지생산도정해진조건을만족하면허가되도록수정필요 또한우리나라가바이오에너지생산에최적인 GMO 생물체를만들게되었을때이러한기술의로얄티수출에대한과정에대한수정필요 2 런던협약 ( 해양투기 ) 런던협약은해양투기의가능성을가지고있는각종물질들의배양기구로의사용을제한 우리나라는이협약에 1993년가입 폐기물의범주를구분하여가장유해한물질에대해서만투기를금지하고나머지물질들에대해서는특별허가또는일반허가에따라투기를할수있도록규정 협약의부속서 I에해양투기를절대적으로금지한물질중에해양배양기에사용할가능성이높은플라스틱과다른합성물질등이있음 해양투기목적으로제작되는것은아니나, 방출가능성을배제할수없으므로사용가능한물질에큰제약 우리나라와같이해안을따라화력발전소가발달한곳에서는배출가스나, 이제까지해양투기를하였던축산폐수를해양에부유된배양기에사용하여, 생산성을높이는연구가진행될것 2011 년 9 월 35

36 바이오에너지개발설비와연관된기구들에있어서는이규제와연관하여특정목적과특정범위나조건하에서예외조항을만들수있도록국가적인지원이필요 마찬가지로, 배출가스나축산폐수등도밀폐된플라스틱백에서특정농도이하로나오는경우에도예외조항이필요 3 공유수면 해양바이오에너지의경우다양한해역에서배양이가능하고이경우공유수면이용문제해결필요 공유수면을환경보존을위한국가적인사업으로이용하는경우등에대한언급은없어이에대한완화조건필요 공유수면관리법에따르면공유수면점용을위해서는국토해양부장관또는관리청장의허가필요 공유수면위에배양수확을위한건물을지을경우, 배양생성물을수확한후일정양을현지에서처리해서운반량을줄이는것은가격경쟁력부분에서매우중요하므로, 이를수행하기위한공정건물에대한조건명시필요 공유수면이용사용허가추가목록과해양배양물수확및추가건물건설을위한허용법령이필요 4 해양생물유래바이오에너지 석유관리법에해양생물특히미세조류유래바이오디젤에대한규격이없음 미세조류에특이적인지방산을원료로한바이오디젤에대한합리적인규격을제정할필요가있음 4. 해양바이오에너지상용화를위한제반인프라의구축 1 해양바이오에너지의상용화를위해해결되어야할문제 가장우선적으로해결되어야할문제는바이오에너지의경제성 : 화석연료가바이오에너지보다싼상황에서는더많은기술이나영역에의투자가느려짐 생산된바이오매스를경제적으로수확하고저장하고이동하는기술도아직해결되어야할부분이많음 ( 생산된바이오연료의경제적인분리 정제공정필요 ) 바이오매스원료의안전하고효율적인공급을위한인프라의구축필요 36 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2 바이오기반경제의구축 바이오기반경제로전환되기위해서는바이오매스의모든부분이부가가치를가지는산물로바뀌고, 모든부분이남김없이사용되거나재순환되어야함 현재우리나라의모든바이오에너지관련과제는바이오연료의생산에중점 바이오에너지를생산하고남는바이오매스가모두사용될수있도록 ( 석유화학공업이발달했었던사례에서의교훈 ) 바이오화학공업이발달해야함

37 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2 바이오기반경제의구축 바이오기반경제로전환되기위해서는바이오매스의모든부분이부가가치를가지는산물로바뀌고, 모든부분이남김없이사용되거나재순환되어야함 현재우리나라의모든바이오에너지관련과제는바이오연료의생산에중점 바이오에너지를생산하고남는바이오매스가모두사용될수있도록 ( 석유화학공업이발달했었던사례에서의교훈 ) 바이오화학공업이발달해야함 모든부분이사용된다면, 바이오디젤의경우 L당 5000 원에만들어지지만, 단백질부분이 2000원에팔리는다른산물이되고, 당질부분이 1000원의부가가치를가지는산물로되며, DNA 등나머지물질이 500원의가치가있는산물로전환된다면, 같은기술로바이오디젤을 L당 1500원에판매가가능 [ 그림 15] 바이오에너지생산에대표적인옥수수 ( 좌 ) 와미세조류 ( 우 ) 의 성분별구성비 2011 년 9 월 37

38 2010 Green-tech 리서치발간현황 차수발간일기술명내용및필자 1 호 호 호 호 호 호 호 이차전지 CCS 그린카 고효율원자력 태양전지 연료전지 고도수처리 LED 조명 친환경저에너지건축 폐기물재활용 스마트그리드 기후변화영향평가및적응 개량형경수로 바이오에너지 석탄가스화복합발전 유해성물질모니터링 친환경식물성장촉진기술 핵융합로설계및건설기술 수계수질평가및관리 지능형교통물류기술 수소제조및저장 Non-CO 2 생태공간및도시재생 기후변화예측모델링 가상현실 그린프로세스 이차전지기술개발동향및과련이슈 - 조재필교수 ( 울산과기대 ) 지속가능발전을위한 CCS 기술 - 박상도단장 (CDRS 사업단 ) 그린카관련국내외기술동향및주요이슈 - 강건용박사 ( 한국기계연구원 ) 친환경핵비확산성고속로및순환핵주기시스템 - 김영일부장 ( 한국원자력연구원 ) 태양전지산업의해외시장현황및전망 - 유권종단장 ( 한국에너지기술연구원 ) SOFC 기술분석보고서 - 이해원박사 ( 한국과학기술연구원 ) 고도수처리분야의기술, 시장및정책동향 - 이석헌박사 ( 한국과학기술연구원 ) LED조명기술관련국내외기술동향및주요이슈 - 조용훈교수 ( 카이스트 ) 저탄소녹색성장의실현을위한제로카본그린빌딩동향 - 이건호박사 ( 건기연 ) 국내유기성폐자원에너지화 - 엄태인교수 ( 한밭대 ) 한국의스마트그리드기술개발추진정책 - 엄영민팀장 ( 한국스마트그리드사업단 ) 기후변화영향평가및적응관련동향 - 김연주박사 ( 한국환경정책평가원 ) 개량형경수로개발동향 - 백세진처장 ( 한국전력기술 ( 주 )) 수송용바이오연료생산기술현황및전망 - 김용환교수 ( 광운대 ) 석탄가스화복합발전 (IGCC) 의기술동향과이슈 - 윤용승박사 ( 고등기술연구원 ) 유해물질모니터링분야기술개발현황및전망 - 구만복교수 ( 고려대 ) 식물공장자동화시스템및기술동향 - 김유호박사 ( 국립농업과학원 ) 핵융합로설계및건설기술현황및전망 - 장한수팀장 ( 국가핵융합연구소 ) 국내외수계수질평가및관리기술의현황과고찰 - 김익재박사 ( 물환경연구실 ) 지능형교통체계 (ITS) 의소개및국내외현황 - 이재준박사 ( 교통연구원 ) 수소에너지제조및저장기술동향및이슈 - 김종원박사 ( 수소에너지사업단 ) Non-CO 2 온실가스저감기술의동향및주요이슈 - 문승현박사 ( 에너지기술연구원 ) 생태공간및도시재생기술 - 오충현교수 ( 동국대 ) 기후변화예측모델기술 - 조천호과장 ( 국립기상연구소 ) 가상현실기술관련동향및이슈 - 김동현교수 ( 세종대 ) 그린프로세스기술현황및전망 - 김상용박사 ( 한국생산기술연구원 ) 38 Korea Institute of S&T Evaluation and Planning

39 해양바이오에너지의국내외동향과발전방안 2011 Green-tech 리서치발간현황 차수발간일기술명내용및필자 4 월 스마트그리드 고온초전도전력케이블 국내외기술개발현황과한국형스마트그리드구현방안 - 유남철 ( 한전 KDN) 국내외기술개발동향과기술개발시사점및정책제언 - 심기덕 ( 한국전기연구원 ) 5 월 해상풍력발전 국내외발전현황과해상풍력발전산업활성화방안 - 김석우 ( 한국에너지기술연구원 ) 6 월 태양광발전 태양광발전 R&D 현황분석과정책방안 - 윤재호 ( 한국에너지기술연구원 ) 천세봉, 홍정석 (kistep) 7 월 지열에너지 지열에너지활용의국내외동향과발전전략 - 송윤호 ( 한국지질자원연구원 ) 8 월 조류발전 조류발전의국내외동향과향후발전전략 - 조철희 ( 인하대 ), 천세봉 (kistep) 2011 년 9 월 39

40 저자소개 이철균 - 국토해양부해양바이오에너지생산기술개발연구단장 ( 인하대교수 ) - 전화 : 032) leecg@inha.ac.kr

KISTEP Green-tech Research 2011 09 발행 / 2011 년 9 월 발행인 / 이준승 발행처 / 한국과학기술기획평가원사업조정본부녹색기술사업실서울특별시서초구마방길 68( 양재동

41 KISTEP Green-tech Research 발행 / 2011 년 9 월 발행인 / 이준승 발행처 / 한국과학기술기획평가원사업조정본부녹색기술사업실서울특별시서초구마방길 68( 양재동 ) 동원산업빌딩 8~12층전화 : 02) / 팩스 : 02) 본자료의내용은필자의개인적견해로 KISTEP 의공식적인의견이아닙니다.

신성장동력업종및품목분류 ( 안 )

신성장동력업종및품목분류 ( 안 ) 2009. 12. 일러두기 - 2 - 목 차 < 녹색기술산업 > 23 42-3 - 목 차 45 52 < 첨단융합산업 > 66 73 80-4 - 목 차 85 96 115 < 고부가서비스산업 > 120 124 127 129 135-5 - 녹색기술산업 - 6 - 1. 신재생에너지 1-1) 태양전지 1-2) 연료전지 1-3) 해양바이오