바이오에너지생산기술동향 한양대학교 상병인교수 Ⅰ. 개요 73 1. 바이오에너지의개요 73 Ⅱ. 동향분석 73 1. 국내동향 73 2. 해외동향 76 Ⅲ. 향후전망 78 < 참고문헌 > 79 바이오에너지생산기술동향 _71

Green Technology Trend Report 바이오에너지생산기술동향 한양대학교 상병인교수 Ⅰ. 개요 1. 바이오에너지의개요 가. 바이오에너지바이오에너지는곡식, 과일, 나무, 가축의배설물등의생물유기체를가스나알코올등으로변환하여얻는에너지이며, 바이오에너지생산과정은원료생산공정과액상, 기체및고형바이오연료를생산하기위한에너지변환시스템으로구성된다. 바이오에너지생산을위한주요핵심요소기술은차세대바이오매스원료 ( 해양조류 ) 양산기술및비식용원료기반의차세대바이오에너지생산공정기술을들수있으며, 주요핵심기술의국산화및바이오연료생산플랜트패키지화기술을확보하는것이중요하다. 나. 바이오연료재생가능한다양한바이오매스로부터수송용대체연료를생산하는데적용되는기술은다양하다. 화학촉매를적용하여동식물성기름을경유대체연료로전환하는기술, 미생물발효에의해당성분을포함하는바이오매스를가솔린대체연료로전환하는기술, 목질계 / 섬유소계 / 조류바이오매스를가솔린또는경유나항공유대체연료로전환하는생물학적또는열화학적공정기술, 유기성폐기물을천연가스수송연료로전환하는기술등이포함된다. Ⅱ. 동향분석 1. 국내동향국내바이오에너지전체시장규모는 2007년이후점차증가하고있으며, 특히수송용바이오연료인바이오디젤과소규모난방과발전을위한고형바이오연료시장이빠르게성장하고있다. 바이오에너지생산기술동향 _73

자료 : 신재생에너지센터, 바이오에너지현황, 2012 < 그림 1> 국내바이오에너지원별시장현황 국내바이오연료시장은바이오디젤중심으로형성되었다. 2007년부터바이오디젤이전국적으로보급되기시작하였으며, 2011년기준국내바이오디젤의보급량은 40만 kl로, 국내에는 15곳의바이오디젤업체가있다. 1) 바이오디젤의유통은정유사를통해소비자에게공급되는 BD5( 바이오디젤 5% 이하혼합경유 ) 와자가주유시설을갖춘운수사업자에게판매되는 BD20 ( 바이오디젤 20% 혼합경유 ) 으로이원화되어있다. 현재바이오디젤은정유사를통해 BD2(2% 바이오디젤혼합경유 ) 로보급되고있으며, 2010년 39만kL의바이오디젤이시장에공급되었다. 2) 바이오디젤제조업체는수입대두유및팜유를바이오디젤원료로사용하고있으며, 생산비용을낮추기위해국내에서발생한일부폐식용유를바이오디젤생산원료로활용하고있다. 국내에서발생한폐유지에의한바이오디젤생산량은 50만 8천톤정도로예상된다. 3) 정부는바이오디젤을포함한재생연료의무혼합제도 (Renewable Fuel Standards, RFS) 의입법화를추진중이며, 2014년부터재생연료의무혼합제도가시행되면수송용바이오연료의사용량은지속적으로증가할것으로예상된다. 또한, 바이오디젤시장은식용유를원료로활용하고있지만, 폐유지를활용한바이오디젤이나수소를첨가하여물성을개선한바이오디젤생산이증가할것으로예상된다. 향후셀룰로오스계 (Cellurose) 바이오매스또는해양바이오매스원료를사용하는바이오디젤시장이확대될전망이다. 국내바이오가스시장은유기성폐기물의감량처리필요성과맞물려급격하게성장하고있다. 국내의유기성폐자원중바이오가스는연간 31만 toe에서최대 98만 toe에달하는잠재적에너지공급가능성을보유한에너지원으로평가되고있다. 소규모로또는외진지역에서독립적인에너지원으로활용되는현재의기술단계에서다양한유기성폐자원이통합적으로혐기소화 (Anaerobic digestion) 되거나대규모공정을통하여바이오가스가생산된다면국내바이오가스시장은더욱확대될것으로전망된다. 4) 또한, 폐기물매립지에서발생하는매립가스를활용하는바이오가스화공정은현재수도권매립지와같은대규모매립지에한해단순히전기를생산하는에너지원으로활용되는기술수준이지만, 국내에산재된중간규모의매립지를대상으로 74_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

매립가스증산기술인바이오리엑터기술과바이오가스액화기술이적용될경우, 관련시장은더욱확대될것으로전망된다. 1) 신재생에너지공급의무화제도 (Renewable Portfolio Standard, RPS) 가 2011년부터시행됨에따라발전부문에서고형바이오연료수요가빠르게증가하고있으며, 고형바이오연료시장의성장세는지속될것으로전망된다. 국내고형바이오연료시장은우드칩, 펠릿및폐목재등으로형성되어있으며, 공공과민간부문을합쳐총 21개소의우드펠릿제조설비가국내에서가동중이다. 2011년국내산우드칩및펠릿생산및사용량은 16만톤과 5.1만톤으로시장에서전량소비된것으로조사되었다. 1) 2011년신재생에너지공급의무화제도가시행됨에따라발전소들이우드펠릿을연료로사용하는방안을적극추진중이므로고형바이오연료시장은발전소및지역난방공사등대규모수요처위주로대폭증가할것으로예상된다. < 표 1> 국내바이오에너지관련업체현황 업체명 SK 케미칼 GS 대상엠에너지창해에탄올무학동부한농한라산업개발한솔이엠이한국종합기술서희건설엑사이엔씨에코에너지바이오에너지개발리클린대우건설리텍솔루션거신양행건조기술 바이오디젤생산및판매중 사업영역및주요내용 바이오디젤생산공정준공및운전중 ( 연 10만톤 ) 중국에 30MW급바이오매스발전소및우드펠릿사업진행중 인도네시아에서바이오디젤생산원료인팜플랜테이션사업진행중 국내최초바이오디젤상용공정운전및현재사업중 바이오에탄올업체 창해베트남을설립하여베트남에에탄올공장설립추진중 ( 연 6 만 KL 급 ) 바이오에탄올업체 캄보디아에서바이오에탄올생산원료인카사바농장사업진행중 단위면적당생산성이높은에너지작물종개발 해외시범경작연구사업경험 유기성폐기물 ( 음식쓰레기 ) 의처리및바이오가스생산설비공급 바이오가스정제및액화 (LBM) 설비실증화사업진행중 음식물류폐기물의바이오가스화설비구축 매립가스증산을위한 Biorector 형매립기술설계및현장적용기술 바이오가스화설비구축및운영 음식물류페기물의바이오가스화설비운영 매립가스및소화가스설비운영 바이오가스화설비구축 바이오가스화설비운영 축산분뇨의처리및바이오가스생산설비판매 LFG 포집및에너지화사업 매립지진단및 LFG 포집, 에너지화사업 우드펠릿제조업체 자료 : 지식경제부, 산업기술로드맵 2013, 2013 바이오에너지생산기술동향 _75

2. 해외동향 바이오에너지는 2010년전세계재생에너지공급량의 72% 를차지하고있으며, 2035년에는전체공급량의약 52% 로증가하여재생에너지중가장핵심적인역할을할것으로전망된다. 자료 : IEA, World Energy Outlook, 2012 < 그림 2> 세계바이오에너지시장규모전망 향후바이오에너지시장은수송용바이오연료중심으로성장할것으로예상된다. 수송용바이오연료시장은 2010년약 6천만 toe( 석유환산톤 ) 에서 2020년 1.5억 toe, 2035년 4억 toe로증가할것으로예상된다. 1) 2011년세계도로수송연료의 3.7% 를바이오연료가차지하고있으며, 국가별바이오연료점유율은브라질 (28.6%), 프랑스 (6.9%), 독일 (6.0%), 미국 (5.6%) 이상대적으로높은것으로나타났다. 수송용바이오연료 ( 바이오에탄올, 바이오디젤 ) 는국제사회에서지구온난화문제의대응수단으로바이오연료의중요성을인식한 2000년대중반이후부터보급이활성화되기시작하였다. 전세계적으로지구온난화대응이중요이슈로등장함에따라 2010년국제에너지기구 (International Energy Agency, IEA) 는 2050년까지온난화문제를해결한다는 Blue map 시나리오를발표하였다. Blue map 시나리오에따르면수송부문에서저감해야할이산화탄소량이전체이산화탄소저감요구량의약 37% 로가장클것으로나타났다. 1) 중장기적으로수송부문에서바이오연료는이산화탄소저감수단으로매우중요한역할을수행하여 2050년기준총수송연료의약 27% 를바이오연료가차지할것으로분석되었다. 유럽연합 (EU) 은바이오매스열병합발전, 혐기성소화및매립가스 (Land Fill Gas, LFG) 를이용한소규모발전을장려하고있으며, 유기성폐자원의혐기소화에의해발생된바이오가스를연료로활용하는전력생산시장을육성하기위해다양한지원정책을시행하고있다. 1) 독일, 그리스, 룩셈부르크, 포르투갈, 스페인은발전차액지원제도 (Feed-in-tariff, FIT) 를실시하고있으며, 프랑스와아일랜드는입찰제도를실시하고있다. 벨기에, 이탈리아, 네덜란드, 스웨덴, 영국은신재생에너지공급의무화제도를실시하고있으며, 오스트리아는 2003년신재생에너지공급의무화제도에서발전차액지원제도로전환하였다. 탄소세등의환경세를부과하고있는국가는환경세면제또는환급을보조지원책으로실시하고있다. 1) 76_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

미국은온실가스저감효과와환경개선효과를동시에확보하기위해축산분뇨액체및슬러지로부터바이오메탄가스회수기술을보급할계획이며, 이를위해미국환경청, 농무성, 에너지성이공조하여 The AgSTAR Program 을마련하고관련기술보급을장려하고있다. 2013년혐기성소화조의수는미국내각주의적극적인장려, 비용분담및신뢰성있는소화조시스템보급으로인해 2000년대비두배이상으로증가하였다. 매립가스자원화사업의경우미국전역에산재한약 2,200여개의매립지를대상으로주정부단위의사업을중앙정부에서적극지원하는 LMOP (Landfill Methane Outreach Program) 프로그램의 LFGTE(Landfill Gas- to- Energy) 을운영하고있다. 매립가스재활용을포함하는바이오가스시장은 2000년 15억달러에서 2010년 60억달러, 2015년 80억달러로지속적으로성장할것으로예측된다. 1) 고형바이오연료시장의경우, 유럽연합을중심으로이산화탄소배출규제가강화됨에따라에너지다소비업체인발전소와집단에너지시설등에서고형바이오연료 ( 우드펠릿 ) 수요가증가하여유럽연합은세계최대목재펠릿시장으로부상하고있다. 현재세계최대펠릿생산능력을보유한미국은연간 400만톤이넘는펠릿생산시설을보유하고있으며, Green Circle Bioenergy사는단일설비로가장큰규모인연간 56만톤용량을생산할수있는설비를보유하고있다. 1) 목질계자원이풍부한독일, 스웨덴, 캐나다, 러시아는고형바이오연료주요생산국가이며, 2009~2010년총생산용량이 2,000만톤을상회하여 2007~2008년생산용량인 1,000만톤보다 2배가량증가하였다. 아시아지역에서는일본이가장먼저우드펠릿을도입하였으나경제성이낮다는이유로시장이활성화되지못하였다. 그러나최근온실가스를저감하기위해발전소중심으로펠릿사용을적극권장함에따라혼소발전을위한펠릿수요가증가할것으로전망된다. 고형바이오연료는열에너지생산목적으로대부분이용되었지만, 향후 2020년을전환점으로열에너지시장에서의역할은점차축소되고발전시장에서점유율이높아질것으로예상된다. 1) 바이오에너지생산기술동향 _77

< 표 2> 해외바이오에너지업체현황 업체명 Dupont POET Novozymes Choren Dynamotive SchmackBiogas AG Linde AG Wies - baden Valorga International Flotech Fulghum Fibrefuels 사업영역및주요내용 사업분야는에너지작물육종, 생물촉매, 바이오연료생산등바이오에너지전분야참여 셀룰라아제전문생산회사인 Genencore 인수, 목질계바이오알콜연료사업지출 영국 BP 와합작으로부탄올생산회사설립 농부산물 ( 옥수수대 ) 를활용하여바이오에탄올생산하는상용화데모공정건설및운전중 미국최대의바이오에탄올업체 목질계당화효소인셀룰라아제전문기업이며세계최대의효소생산업체임 자사셀룰라아제제품의세계공급망구축을위해미국, 중국등에생산시설구축 목질계원료의열분해에의한경유대체바이오연료생산데모공정건설및운전 2011 년파산 목질계바이오매스의열분해에의한바이오오일기술개발선두기업 현재바이오오일생산데모공정운전중 독일, 일본등에약 60 여개소바이오가스플랜트건설실적 습윤폐기물과건조폐기물을바이오가스화하는기술보유 총 24 곳의바이오가스플랜트시설을가동중이며, 연 100 만톤유기성폐기물처리 프랑스건조폐기물바이오가스화기술보유업체로연 100 만톤유기성폐기물처리 바이오가스고순도정제기술보유 국내서남물재생센터에서시설도입시범운영중 캐나다의연산 12 만톤고형바이오연료 ( 펠릿 ) 제조설비보유 제조펠릿은유럽으로수출 자료 : 지식경제부, 산업기술로드맵 2013, 2013 Ⅲ. 향후전망 정부는 환경과개발의조화를통한지속발전 을국가전략과제로선정하여 2020년까지이산화탄소배출량 30% 저감및 2030년까지총에너지소비의 3.3% 를바이오에너지로보급할계획이다. 이러한목표실현시바이오에너지수요는 2013년대비 10배정도증가할것으로전망된다. 또한 자원순환사회전환촉진법 ( 가칭 ) 을제정하여법적기반을마련하고 신재생에너지융합기술촉진지구 를조성하여미래형에너지생산기지를구축하는등환경친화적에너지보급확대를위한구체적방안이마련되고있다. 더불어 이용가능한신재생에너지자원지도 재작성, 신재생에너지보급국가목표및달성전략수립을통한실효적에너지관리를위한기반을다지고있다. 78_ 녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

이러한범정부적노력을기반으로국내바이오에너지산업계의기술경쟁력이확보된다면해외바이오연료플랜트시장진출을통한사업화실현도가능할것으로예상된다. < 참고문헌 > 1. 지식경제부, 산업기술로드맵 2013, 2013 2. 지식경제부, 바이오디젤정책간담회자료집, 2011 3. 에너지경제연구원, 국내바이오디젤원료수급체계구축방안자문회의, 2011 4. 지식경제부, 바이오 폐기물산업발전전략, 2012 바이오에너지생산기술동향 _79