바이오에너지와 활용 현황 및 전망목차1. 바이오매스와 바이오에너지2. 바이오에너지의 필요성3. 바이오에너지의 특징4. 바이오에너지의 종류5. 바이오에너지 변환기술6. 바이오에너지 활용현황 및 전망7. 결론8. 참고문헌1. 바이오매스와 바이오에너지바이오매스란 ‘특정한 어떤 시점에서 특정한 공간 안에 존재하는 생물의 양‘ 을 뜻한다.바이오매스 자원에는 농작물이나 산림과 같이 식량을 생산하고 산소를 발생하며 이롭게 작용하기도 하지만, 이외에 축산 분뇨, 산업 슬러지 등은 환경오염의 원인이 되기도 한다. 이런 바이오매스 자원으로 인한 피해를 최소화하며 자원으로 활용할 수 있는 바이오매스 자원의 에너지화가 이루어지고 있다. 바이오매스를 연료로 만든 에너지를 바이오매스 에너지라고 하며 바이오에너지라고도 한다.2. 바이오에너지의 필요성(1) 석유의 종말세계 에너지 생산량의 3분의1이상이 석유로부터 나온다. 수송 분야에 드는 에너지 소비 중 약 90퍼센트는 석유가 차지하고 있다. 석유가 고갈된다면 수송 분야에서 큰 타격을 입게 될 것이다.(2) 이산화탄소의 증가기후 변화 문제도 현재 심각한 문제가 되고 있다. 기후변화의 주범은 이산화탄소로 생활수준이 높아짐에 따라 수송 매체의 확대와 석유 수요 증가로 이산화탄소 배출량은 점점 증가하고 있고 미래에도 더욱 늘어날 것으로 보인다.3. 바이오에너지의 특징(1) 장점-국내 자급이 가능하고 폐자원을 유효 활용할 수 있다.-화석연료에 비해 공해물질의 배출이 적다.-바이오에너지의 원료인 바이오매스는 생장성을 가지고 있어 재생성이 있다. 석유나 석탄 같은 화석연료와는 다르게 원료 고갈의 문제가 없다는 점에서 지속가능한 에너지이다.-다른 에너지와는 달리 저장이 용이하다.-다른 연료의 형태로 생산이 가능하여 에너지의 활용도가 높다.-바이오에너지의 원료인 바이오매스는 생장할 때 대기의 이산화탄소를 흡수하여 대기 중 이산화탄소 증가율이 낮고 순환형 이용이 가능하다.(2) 단점-과도한 개발 시에 환경 파괴 가능성이 있다.-바이오에너지의 원료를 얻기 위해서는 넓은 면적의 토지가 필요하다.-자원의 지역차가 크다.-비료, 토양, 물과 에너지의 투입이 필요하다.-다양한 자원에 따른 이용 기술의 다양성과 개발의 어려움이 있다.4. 바이오에너지의 종류바이오 에너지는 주로 농림업 등을 통해 얻어지는 것과 쓰레기 등을 재활용함으로써 얻어지는 것으로 나눠진다.농림업을 통해 얻을 수 있는 에너지- 농림업의 폐목재와 볏짚, 억새 등을 이용한 고형 바이오 연료- 동식물성 기름을 원료로 만들어지는 바이오 디젤- 옥수수 등 곡물과 억새 등 비 식량작물을 발효시켜 만드는 바이오 에탄올- 농산업 과정에서 얻어지는 부산물을 재활용한 바이오 에너지쓰레기의 재활용을 통해 얻을 수 있는 에너지- 산업 및 생활폐기물에서 나오는 바이오가스5.바이오에너지 변환 기술바이오매스를 에너지로 이용하려면 바이오매스 자원을 전기, 열, 수송용 연료 등 사용하기 쉬운 형태의 에너지로 변환하여야 한다. 바이오매스의 에너지 변환 방법은 크게 열화학적인 변환과 생물화학적 변환으로 구별할 수 있다. 열화학적 변환은 열을 가해 화학적인 반응을 진행시키는 것으로 연소, 가스화, 수열반응 등을 말한다. 생물화학적 변환은 생물의 작용에 의해 에너지로 활용 가능한 물질을 얻는 것으로 메탄발효와 에탄올 발효가 이에 해당한다. 바이오매스의 에너지 이용은 물질재료로 이용하는 것보다 품질 제한이 적고 기술적으로도 도입이 용이하다.6.바이오에너지 활용 현황 및 전망(1) 미국미국은 EU와 함께 바이오매스 분야에서도 선구적 위치를 담당해 왔다. 1980년대 미국 및 EU는 폐기물의 단순처리 목적으로 소규모 매립장을 다수 설치하였으나 메탄 방출에 의한 지구 온난화 등 부수적인 문제가 심각했다. 이후 1990년대에는 매립장에서 발생하는 메탄을 회수하여 에너지원으로 활용하는 공정을 상용화하였으며 대규모 매립장을 대상으로 주로 설치하여 전기를 생산하고 있다.미국의 경우 1999년 대통령령으로 바이오 연료/화학원료 개발촉진을 선언하고 2010년까지 바이오 에너지 공급을 3배로 확충하겠다는 목표를 세운 바 있다. 현재 연료용 알코올 보급, 바이오디젤 보급, LFG 이용에 주력하는 중이다.미국은 특히 옥수수의 전분을 이용한 에탄올 등 화학제품 생산에 앞장서고 있다. 2002년도의 경우 약 2,300만톤의 옥수수에서 968만㎘의 바이오에탄올을 생산했는데, 이는 같은 해의 미국 전체 옥수수 생산량의 약 10%를 차지할 만큼 많은 양이다.(2) 유럽연합(EU)EU는 나무를 이용한 지역 열병합발전으로 22백만 toe/년, 쓰레기 소각 열 발전으로 2.1GW의 전력설비를 가동시켰다. 스웨덴이 2005년 세계 최초로 미생물 박테리아 분해 바이오가스로 운행하는 일명 ‘바이오가스 열차’를 선보인 바 있다.영국 정부는 태웠을 때 이산화탄소가 거의 발생하지 않는 점을 감안, 전국 농지의 4%를 참억새밭으로 재배하겠다는 야심찬 계획을 발표했다. 이밖에 덴마크는 20여개의 대규모 바이오가스 플랜트와 60여개의 농가단지가 바이오가스 플랜트를 운용하고 있으며, 이는 덴마크 농산물 수출량의 64%를 축산물이 차지하고 있기에 가능하다.(3) 브라질브라질은 현재 거의 유일하게 정부보조금 없이 바이오연료를 생산하는 국가로서 ‘바이오에너지 활용의 모범생’으로 꼽힌다. 브라질은 70년대 석유위기를 겪으며 85%에 이르던 석유의 대외의존도를 감축하기 위해 바이오 연료 개발에 투자하기 시작했다. 벌림의 일부에 사탕수수를 재배해 크나큰 효과를 거두고 있다.(4) 우리나라녹색성장기본법은 제 55조 3항에 바이오매스 산업을 육성할 것을 명시하고 있다. 이에 따라 국내에서도 바이오 에너지를 활용하는 방법을 고심하고 있다.바이오매스 7대 중점 사업으로는 단순 소각, 매립되는 폐자원의 에너지화, 목질계나 초본계 바이오매스의 에너지화, 해양 바이오 에너지화, 수도권 ‘환경ㆍ에너지 종합타운’ 시범단지 조성, 10대 권역별 환경ㆍ에너지 종합타운 조성, 저탄소 녹색마을 600개 조성, 기술개발(R&D), 인력양성 및 산업육성 등을 포함한다.-억새단지농촌진흥청이 금강 하구에 조성키로 한 에너지용 거대 단지 ‘거대억새 1호’가 있다. 농촌진흥청은 올해부터 2013년까지 3년간 웅포.용안지구에 184㏊ 규모의 거대억새 시범단지를 조성키로 했다. 지구에 심길 억새는 키가 4m나 되고, 줄기가 굵어 마른줄기 수량이 ha당 30톤에 육박하는 바이오 에너지용 우수 재원이다. 또 내년에는 증식포에서 생산된 거대억새를 웅포와 용안지구에 확대 재배하는 동시에 단지에서 생산된 억새를 연료펠릿, 바이오에탄올 등 에너지원연구사업도 실시할 예정이다.억새뿐 아니라 갈대도 있다. 전남도 산림자원연구소는 전남지역에 자생하는 화본과 바이오매스 원료인 갈대로부터 바이오에탄올 생산기술 개발 연구를 경상대학교와 공동으로 수행, 순도 99.9%의 바이오에탄올을 획득했다고 밝혔다. 갈대의 셀룰로오스 및 리그닌 함량 등 화학적 조성을 분석한 결과 갈대가 바이오에탄올 생산에 적합한 원료임을 확인했다.이밖에 전분계 에탄올 연속생산 기술은 실용화 가능 단계, 목질계 에탄올 연속생산 기술은 기반기술 확립 단계이며 유가 상승 시 추가 기술개발 및 상용화 가능하다. 또 고율 메탄발효 공정은 상용화 단계로서 각종 폐수 처리 등을 위한 보급이 추진되고 있다. LFG 이용 기술개발의 결과로 서울 상암, 부산 생곡 2개 지역이 각각 해외 컨설팅 회사와 협력하여 보급이 추진되고 있는 실정이다.-폐기물 바이오 매스 사업국내 바이오매스 이용기술의 연구개발 및 실용화는 1978년 말 제2차 오일쇼크를 계기로 활발하게 이루어졌다. 우리나라는 인구 밀도가 높기 때문에 이를 부양하면서 발생하는 유기성 폐자원의 비중이 높다. 실제로 국내의 바이오매스 부존 자원량을 살펴보면, 축분, 슬러지, 음식물류폐기물, 음폐수 등의 유기성 폐기물의 발생량이 연간 64백만 톤으로서 전체 바이오매스 자원량의 과반수를 차지하고 있다.농촌진흥청의 자료를 보면 예상과는 달리 가축 분뇨 발생량은 20년 전보다 크게 증가한 것을 알 수 있다. 이는 축산업이 더 활발해졌다기보다는, 분뇨가 그냥 버려지기보다 활용성이 생겼기 때문이라고 볼 수 있다.바이오매스 총량 가운데 큰 비중을 차지하고 있는 것은 일반 가정이나 식품 가공 과정에서 발생하는 음식물쓰레기이다. 2002년 현재 하루 평균 음식물쓰레기의 발생량은 만1,237톤으로 연간 약 410만톤이 발생하고 있다. 전체적인 음식물쓰레기 발생량은 쓰레기 종량제가 도입된 1995년을 경계로 매년 완만한 감소추세를 보이고 있으나, 여전히 생활폐기물에서 차지하는 음식물쓰레기 비율은 20%를 상회하고 있어 선진국의 10%수준 보다 훨씬 높다.하지만 폐기물 역시 문제는 남아 있다. 도시 생활형폐기물의 경우, 원료의 분리수거 및 운송, 이용시설의 입지 등을 어떻게 해결할 것인가가 문제다. 쓰레기 종량제 실시 이후 음식물쓰레기에 대한 분리배출 및 수거가 어느 정도 가능해졌다고 할 수 있으나, 배출수거 과정에서 이물질이 포함되는 경우가 많아 불순물을 제거하는 데에 추가적인 비용이 들기도 한다.운송하는 데 소모되는 비용 역시 빼놓을 수 없다. 이러한 음식물쓰레기를 사료 또는 퇴비화 했을 때 이들 퇴비 및 사료의 수요자가 도시 외부의 농촌지역에 존재하기 때문에 운송에 많은 비용과 에너지를 필요로 한다. 또한 바이오매스 이용의 경제성을 높이려면 일정 규모 이상의 생산량과 이를 위한 시설이 필요 한데 도시 내부에 이러한 바이오매스 이용 시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 이해와 동의를 얻어야 하는 등 현실적인 어려움이 있다.
