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1. 바이오에탄올
1.1. 바이오에탄올 개요
바이오에탄올은 사탕수수·밀·옥수수·감자·보리 등 주로 녹말작물을 발효시켜 차량 등의 연료 첨가제로 사용하는 바이오연료이다. 바이오디젤과 함께 가장 널리 사용되는 바이오연료(bio-fuel)로, 바이오디젤이 유지(油脂) 작물에서 식물성 기름을 추출해 만드는 데 반해 바이오에탄올은 녹말(전분) 작물에서 포도당을 얻은 뒤 이를 발효시켜 만든다는 점에서 차이가 있다. 대표적인 원료는 사탕수수·밀·옥수수·감자·보리·고구마 따위의 녹말 작물이며, 그 밖에 카사바·볏짚 등 다양한 식물에서도 바이오에탄올을 추출할 수 있다. 바이오매스 안에 있는 탄수화물을 글루코스(포도당)로 전환시킨 뒤, 다시 포도주나 양조 맥주를 발효시키는 것과 비슷한 발효과정을 거쳐 제조한다. 화석연료와 달리 환경오염물질이 전혀 없고, 식물로부터 연료를 얻기 때문에 언제든지 재생이 가능하다는 장점이 있다. 특히 일산화탄소와 같은 환경오염물질을 배출하는 가솔린과 달리, 유해물질을 전혀 배출하지 않아 일찍부터 차량용 대체에너지로 주목을 받았다.
1.2. 바이오에탄올의 종류
1.2.1. 전분질계 바이오에탄올
전분질계 바이오에탄올은 작물에서 유래한 전분을 이용하여 생산하는 1세대 바이오에탄올이다. 전분질계 바이오에탄올의 대표적인 원료는 옥수수, 고구마, 감자, 밀 등의 녹말작물이다. 이들 작물에서 추출한 전분을 당화 및 발효 과정을 거쳐 에탄올을 생산한다.
전분질계 바이오에탄올은 1970년대 오일 파동 이후 대체 연료에 대한 관심이 높아지면서 본격적으로 개발되기 시작했다. 당시 미국과 브라질은 옥수수와 사탕수수를 활용하여 바이오에탄올 생산에 주력했다. 미국의 경우 옥수수를 주원료로 사용하여 전국적으로 바이오에탄올 공장을 건설하였고, 브라질은 풍부한 사탕수수 자원을 바탕으로 대규모 바이오에탄올 산업을 육성하였다.
전분질계 바이오에탄올은 생산 기술이 상대적으로 성숙해 있어 기존 설비를 활용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 원료 확보가 용이하고 기존 연료와의 혼합이 쉽다는 특징이 있다. 하지만 식량 자원을 연료로 사용함에 따른 식량 가격 상승, 토지 이용 경쟁 등의 문제가 제기되어 왔다.
이러한 한계를 극복하기 위해 농산 부산물이나 목질계 바이오매스와 같은 비식용 자원을 활용한 2세대, 3세대 바이오에탄올 기술이 개발되고 있다. 그러나 전분질계 바이오에탄올은 여전히 바이오연료 시장에서 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 기술 발전과 정책적 지원을 통해 지속적으로 발전할 것으로 전망된다.
1.2.2. 목질계 바이오에탄올
목질계 바이오에탄올은 목재, 농림 부산물, 폐기물 등의 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 원료로 하는 차세대 바이오에탄올이다. 목질계 바이오에탄올은 매년 생산되는 많은 양의 원료를 안정적으로 확보할 수 있으며, 식량자원과 경합하지 않는 장점이 있다. 또한 농산, 임산 부산물, 도시쓰레기 등 폐기물을 활용할 수 있어 수입 에너지를 대체할 수 있는 효과가 있다.
그러나 목질계 바이오에탄올 생산을 위한 공정 기술에 어려움이 있어 아직 상업화되지 않은 상태이다. 목질계 바이오에탄올 생산을 위해서는 먼저 셀룰로오스를 당화하여...
