바이오매스산업을통한 친환경농업경제고도화방안 그린에너지월드 유형호대표 Ⅰ. 개요 83 Ⅱ. 동향분석 84 1. 국내동향 84 2. 해외동향 85 Ⅲ. 향후전망 87 < 참고문헌 > 88 바이오매스산업을통한친환경농업경제고도화방안 _81

Green Technology Trend Report 바이오매스산업을통한친환경농업경제고도화방안 그린에너지월드 유형호대표 Ⅰ. 개요 기후변화로인한세계각국정부의온실가스감축노력은신재생에너지개발및기술투자지원들로이어졌지만, 정부의일관성없는정책과재정적지원의한계라는난관에직면하고있다. 최근미국에서개최된국제바이오매스회의및엑스포 (International Biomass Conference & Expo, BBI) 에서는바이오매스업계가직면한큰도전과제에대한공개토론이이루어졌고, 참석자들은탄소세, 신재생연료의무혼합제도 (Renewable Fuel Standard, RFS), 세금공제제도등을통해정부의역할과시장의적극적인참여에대한의견을내놓았다. 1) 신재생에너지자원중에서바이오매스는인류가가장오래전부터사용했던친환경적인자원이지만풍력, 태양광에너지에비해대중의관심이상대적으로부족했던분야이다. 그러나목질계바이오매스인나무는 19세기까지전세계적으로가장많이사용된에너지원이며, 2012년전세계에너지수요의 10% 이상을차지하고있다. 또한곡물, 식물, 농업부산물, 임산물, 축산분뇨등바이오매스공급원료를통해에너지로재활용하는바이오매스가스화기술은지역단위의독립형에너지공급발전소시범사업을통해확대되고있으며, 바이오매스공급원료의재가공및공급체계에대한효율적관리는다양한고부가가치바이오연료를생산하는농업경제의고도화에기여할수있을것으로기대된다. 친환경적인관점에서바이오디젤이일반경유와다른점은탄소와수소외에산소원자를포함하고있다는점이다. 따라서바이오디젤을사용하면그만큼배기가스방출량이줄어들며, 황 (Sulfur) 성분이없어서황산화물등대기오염물질을거의배출하지않는다. 전문가들은바이오디젤 1리터를사용할때마다이산화탄소 2.2톤이감축된다고예측하였다. 2) 이처럼바이오연료는세계환경문제해결방안으로부상하고있지만, 현재까지바이오연료를효율적으로생산하는기술은시장의요구수준에못미치고있으며, 아시아, 아프리카및중남미지역등대부분의국가들은여전히전통적인바이오매스기술에의존하고있는것이현실이다. 전통적인바이오매스스토브 (Stove) 방식에서사용되는바이오매스자원에는목질계바이오매스, 나뭇잎, 어린가지, 농업부산물및바이오매스폐기물이포함된다. 또한이러한바이오매스스토브방식을사용할경우실내공기오염유발및온실가스배출감축에한계가있다. 따라서환경오염을최소화하고열손실을줄여연소효율을개선할수있는고효율바이오매스에너지기술개발이시급한실정이다. 바이오매스산업을통한친환경농업경제고도화방안 _83

바이오매스를이용한가스화기술은도심외곽지역의거주자들을위한지역단위에너지공급에기여했지만, 해당지역의잠재적인바이오매스자원에따라제약이따르는문제가있다. 따라서지역별로다양한고부가가치바이오매스자원을재배하고바이오매스자원이풍부한지역과부족한지역간의체계적인연계형공급구조체계를갖춰나가야한다. 본보고서에서는고효율바이오매스에너지전환기술개발관련투자와정부의일관된정책지원을통해농촌경제에대해새로운조명을하고자한다. Ⅱ. 동향분석 1. 국내동향가. 농업분야바이오에너지활용현황및향후상용화기술개발과제국내바이오매스부존자원량은연간약 1,128만 toe이며, 에너지로전환가능한자원은부존량의약 20% 에해당하는 231만 6천 toe인것으로파악되었다. 이것은 2000년기준으로전체에너지소비량의 1.3% 정도인것으로나타났다. 부존및가용자원량을볼때, 에너지공급측면에서향후이용가능성높은자원은임산자원, 농업부산물, 폐목재등을들수있다. 가축분류, 슬러지등은혐기소화처리의부산물로바이오매스가스를생산하는데이용된다. 3) 바이오매스를연료로변환시키는기술은크게열화학기술과박테리아기술로구분되며, 이중열화학기술은연소, 가스화, 열분해기술을포함한다. 국내바이오매스기술개발은주로수송용연료생산기술및바이오가스전환기술이주를이루고있다. 4) 수송용바이오연료생산기술은바이오디젤생산기술, 바이오에탄올생산기술, 기타바이오연료 ( 바이오부탄올, 바이오수소등 ) 생산기술로구분되는데, 2010년에는해조류및팜부산물을이용한수송용바이오연료생산기술을개발하기시작하였다. 정부는유기성폐기물생산및활용기술을꾸준히정책적으로지원하였으며, 최근다양한활용처확보를위한기술개발도지원하고있다. 목질계바이오매스활용기술은우드칩, 펠릿등의고형연료생산기술과가스화기술이주를이루고있는데고효율고체연료인펠릿을생산하기위해바이오매스원료를가열및가압성형하여만드는새로운연료 ( 반탄화 ) 생산기술이개발되었고목질계바이오매스원료를대상으로한가스화실증연구가완료될예정이다. 5) 2009년농업분야에서유채를원료로한바이오디젤생산관련시범사업이실시되었지만, 석유연료에비해생산원가가높다는문제점이지적되었다. 이러한바이오매스의에너지전환기술개발이외에도바이오매스자원의상용화를위해서는생산된바이오매스에너지를주변지역에공급할수있도록운송및관리시설의확충문제도함께해결되어야한다. 나. 고효율바이오에너지상업화에따른주요산업및경제파급효과분석최근농업진흥청국립농업과학원에서는농작물 25종에대하여에너지잠재량을추정한결과 (2010년산정기준 ), 볏짚의바이오매스단위중량당발열량은 3,400~3,500 kcal/kg이었으 84_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

며, 왕겨는 3,400~3,600 kcal/kg, 보리짚은 4,100~4,200 kcal/kg, 옥수수줄기는 3,400 ~4,000 kcal/kg, 고추대는 4,000~4,400 kcal/kg, 참깨대는 3,900~4,300 kcal/kg이었다. 특히, 과수전정가지는농가에서톱밥으로재가공처리하는데비용이많이들기때문에대부분소각되거나버려지고있다. < 표 1> 주요농산부산물의바이오매스잠재발생량과잠재에너지 ( 추정 ) Agricultural residues Rice Barley Corn Straw Husks Straw Stalk Pepper sesame Biomass (10 3 tons/year) 6,571 1,140 126 110 1,003 113 Energy Potential (10 3 toe/year) 2,300 401 53 42 448 50 Fruit tree Apples Pear Peach Grape Residues & Fruit Totals Biomass (10 3 tons/year) 620 309 69 521 10,582 Energy Potential (10 3 toe/year) 268 109 30 225 3,926 자료 : 박우균외, 주요농산부산물의바이오매스잠재발생량과잠재에너지 ( 추정 ) 농촌진흥청국립농업과학원기후변화생태과, 2010 농업부산물의잠재적바이오에너지를효율적으로활용한다면, 지역경제의활성화뿐만아니라, 운송, 원료관리, 시설설비등관련산업의투자또한활성화될것으로기대된다. 바이오에너지분야사용외에도현재식물오일생산량의약 15~20% 는식용이아닌산업용으로사용되고있다. 식물오일의산업용이용은비누세제, 페인트, 플라스틱, 윤활유, 화장품원료분야에서경쟁력을확보하고있으며, 바이오디젤로확대보급하여사용하기위해서는식물오일을구성하고있는지방산의구조와오일생산량을증가시켜야한다. 식물오일산업의경제적가치는연간약 450억달러이며, 산업오일사용분은약 65~68억달러에해당한다. 그러므로대사공학을이용하여식물오일성분을산업용오일성분으로전환하는기술개발은기존의경제적가치의 2배이상인 130~176억달러의가치증대가가능할것으로사료된다. 2. 해외동향최근스웨덴의바이오매스를활용한열분해및가스화발전소는스웨덴이유럽연합의탄소배출권거래제도 (Emissions Trading System, ETS) 에가입하기전에예비할당된탄소배출권 (NER) 300 프로그램에서 12억유로의보상금을받았다. 스웨덴은농업분야에서친환경적으로탄소배출을줄이는방법을성공적으로시연함으로써유럽연합의신재생에너지기술이상업화이전단계에이르렀음을보여주고있다. 스웨덴의바이오매스발전프로젝트에서는바이오매스자원으로삼림부산물을사용하고, 약 750GWh로추정되는에너지를갖고있는열분해오일 (Pyrolysis Oil) 을연간 16만톤씩생산할것으로예상된다. 또한, 바이오매스발전소는수분을 바이오매스산업을통한친환경농업경제고도화방안 _85

적게함유하여자체연소가가능한바이오매스 (Dry biomass) 원료를하루에 720톤정도생산할수있는공정이적용되었다. 6) < 그림 1> 에서보는바와같이스웨덴바이오매스산업의성공에기여한또다른요소는농업분야의부산물을이용해바이오에탄올및바이오디젤을생산하는공장에정부가수요창출을통해꾸준한지원정책을펼쳤다는점이다. 2013년스웨덴에서이용하고있는자동차 85% 는에탄올과바이오가스를혼합한 E85를사용하고있으며, 2011년말기준으로버스와 20만대이상의자동차가바이오연료를사용하고있다. 자료 : Final domestic energy use in 2012. Svebio calculation based on Swedish Energy Agency forecasts (http://www.svebio.se/english/bioenergy- facts) < 그림 1> 스웨덴 2012 년에너지원별전력소비량 스웨덴의바이오매스발전소는 1990년대부터 2010년사이에온실가스를 9% 까지감소하는데기여하였으며, 국민총생산 (GNP) 을 50% 까지증가시켰다. 스웨덴바이오에너지산업협회에따르면, 스웨덴의바이오에너지분야가성장하고있는주요원인은정부의폭넓은정책적지원과 1991 년에도입된탄소세, 2003년에소개된녹색전력인증, 수송용바이오연료에대한세금공제와같은강력한인센티브제도가주요한역할을했다. 한편, 독일의바이오매스에너지시장도최근상당히증가했다. 특히목재가공과정에서나오는부산물을이용한펠렛 (Pellet) 시장은지난 10년동안급격하게증가했다. 2000년초반에거의전무했던펠렛공급시장은 2010년에 175만달러까지증가했다. 그러나농업및축산업부산물을이용한바이오매스개발은에너지작물경작지부족과상대적으로도심에서멀리떨어진지역에서에너지작물을재배하고있어서공급원료에대한운송비용부담으로시장확대가어려울것으로 86_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

예상된다. 식용작물재배가아닌에너지작물의경우전용재배경작지를확보하기어렵기때문에정부의정책적의지가없는한에너지작물재배확대가쉽지않은상황이다. 따라서독일은에너지작물을통한바이오디젤생산이단순히내수시장에대한공급보다향후수출을위한관점에서기술경쟁력을갖추기위해노력하고있다. Ⅲ. 향후전망 현재농업현장에서바이오매스자원화방법은대부분퇴비화, 소각, 사료화등의소극적인방법들이대부분이다. 바이오매스의이용부가가치를높이고농업경제의고도화및자원순환형바이오매스시장구조를형성하기위해서는적극적인바이오매스의자원화및에너지화에대한민간공동협력방안이강구되어야한다. 바이오매스의상업화는원료확보에서에너지전환기술개발및제품응용에이르기까지광범위한영역에걸쳐이뤄져야하며, 지역경제활성화및에너지문제완화등을해결할수있는대안으로가치를인정받아야한다. 바이오매스산업은기본적으로중앙집중형이아닌지역분산형개발특성을지니고있기때문에정부나자치단체, 지역커뮤니티등과의긴밀한협력관계가필수적이다. 7) 2005년전세계식물성오일작물재배면적은약 6.6억메트릭톤 (Metric Ton, M/T) 으로그중에서식물성오일생산량은약 1.2 메트릭톤이었다. 식물성오일의 73% 는대두, 팜오일, 코코넛, 유채에서추출하여만들었다. 유럽은 3천만메트릭톤의식물오일을생산하였고, 전세계생산량의 7% 를차지하며바이오매스자원활용도가상대적으로높은편에속하고있다. 그러나이러한농작물및농축산부산물만으로는아무리작은규모일지라도독립적인지역단위에서바이오매스에너지를활용하는것에는한계가있다. 따라서농업경제중심의지역사회에서발생되는고체생활폐기물및음식물쓰레기를열분해, 추출, 분리하여바이오중간원료로동시에활용하는기술이좀더다양하게개발되어야한다. 또한바이오연료의 2차가공및정제기술을좀더보완하여최종생산된바이오연료의낮은열전환율을높이고, 바이오연료의공급운송체계의단일화및바이오매스에너지의효율적인활용방안마련에나서야한다. 농업부산물을기반으로한바이오매스산업발전가능성은매우클것으로전망되며, 향후농업부산물로부터얻어진바이오매스자원은 2030년까지 1.2 EJ (Exajoules) 의잠재력을가질것으로예측되었다. 8) FTA로인해개방된글로벌농업경제구조에서바이오매스산업은우리농업경제에활력을불어넣을수있는수단으로활용해야하며, 국내농업경제가직면한부가가치창출의한계를뛰어넘어고부가가치바이오에너지작물의재배로농촌경제의새로운성장기회를찾는것이절실하다. 바이오매스산업을통한친환경농업경제고도화방안 _87

< 참고문헌 > 1. Biomass in the US: Finding our Carrot and Stick, Renewableenergy, 2013-04-10, http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2013/04/biomass-in-theus-finding-our-carrot-and-stick 2. 신재생에너지데이터센터, 국내바이오매스및기술개발현황에너지관리공단신재생에너지백서, 2010 3. 박현태외, 농업부문바이오매스의이용활성화를위한정책방향과전략 (2/2차연도), 한국농촌경제연구원, 2007 4. 한국에너지기술평가원, 바이오매스기술개요, 에너지기술통계자료, 2010 5. 이은도, 목질계바이오매스가스화기술현황및전망, 한국생산기술연구원에너지시스템연구그룹, 2012 6. Sweden s Bioenergy Success Story, Renewableenergy, 2013-3-13, http://www.rene wableenergyworld.com/rea/news/article/2013/03/swedens-bioenergy-success-story 7. 김경연, 바이오매스자원상업화, 어디까지왔나, LG경제연구원, 2006 8. Business Insights, The Global Biomass Market Outlook (Current status, key players, growth potential, and the future outlook), 2011 88_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)