⑦ 제2세대 바이오 연료 셀룰로오스 에탄올의...

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1 2 세대 바이오 연료 셀룰로오스 에탄올의 가능성 [ 박순철 | 홍성화 ] ISBN 978-89-6211-057-9 98560

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  • 1

    제2세대 바이오 연료 셀룰로오스 에탄올의 가능성

    [ 박순철 | 홍성화 ]

    ISBN 978-89-6211-057-9 98560

  • 2

    제 2 세대 바이오 연료 셀룰로오스 에탄올의 가능성

    Emerging Issue Report

    제1장 바이오 연료의 이상과 현실

    1. 바이오 연료의 정의와 확대보급의 배경············· 42. 저개발국들 식량과 연료사이에서 갈등··············· 7

    참고문헌······························································· 38

    제2장 사회, 환경적 이슈들

    1. 지속가능한 바이오 연료는 과연 가능한가?····· 102. 전분질계/당질계 바이오 에탄올의 딜레마······· 12

    제3장 제2세대 바이오연료 셀룰로오스 에탄올

    1. 셀룰로오스 에탄올은 무엇인가?························ 15

    2. 셀룰로오스 에탄올 생산기술 종류····················· 17

    3. 셀룰로오스 에탄올생산의 애로기술··················· 19

    4. 셀룰로오스 에탄올생산 애로기술의 해결방안··· 23

    5. 셀룰로오스 부탄올 생산 대안···························· 27

    6. 경제 ․ 환경 ․ 사회적 장벽들과 극복방안············· 29

    제4장 결언

    1. 바이오에탄올의 진화와 향후 전망····················· 31

    2. 국내 기술개발의 현황········································· 33

    3. 셀룰로오스 에탄올 상업화를 위한

    기술개발 ․ 보급정책 방향···································· 36

  • 3

    바이오 연료의 정의와 확대보급의 배경 ●

    저개발국들 식량과 연료사이에서 갈등 ●

    제1장바이오 연료의 이상과 현실

  • 4

    가. 장기적 사회적 편익을 바라보며 현재의 가격 경쟁력 확보

    ○ 바이오 연료는 증식이 가능한 생물체(biomass:바이오매스)에서 생산되는

    에너지원 중에서 수송용 화석연료를 대체할 수 있는 연료

    - 자동차의 연료로 사용되는 바이오 연료는 크게 바이오 에탄올(휘발유 대

    체)과 바이오 디젤(경유대체)로 분류

    ○ 선진국의 수송용 바이오 연료 보급은 고유가 대비 에너지 안보강화, 온실가

    스 감축을 통한 기후변화 협약 대비, 유휴농지 잉여양곡 등을 활용한 농가

    소득 증대의 1석 3조의 효과 겨냥

    - 에너지원을 다변화하고 해외 의존도를 줄일 수 있음

    - 원료를 재배하는 과정에서 대기 중 온실가스 배출을 줄일 수 있으며 대기

    오염 물질의 배출도 감소

    - 농산물의 부가가치와 농가 소득을 상대적으로 제고

    ○ 2007년 5월 현재 미국, EU등에서는 상기하는 사회적(환경, 안보, 거시경

    제) 편익을 고려하고 고유가로 가격 경쟁력을 갖게된 바이오에탄올을 경쟁

    적, 정책적으로 보급확대 중1)

    1) 2007. 5 휘발유 가격 미국 걸프만(FOB : 314센트/gal), 에탄올 가격 미국 걸프 (Prompt 230

    센트/gal), 그러므로 에탄올의 연비 factor (0.7)을 곱하여도 거의 동등 수준 (에탄올 : 328센

    트/1.43gal), 그리고 에탄올의 2008년 5월 선물은 188센트/gal 까지 하락

    1. 바이오 연료의 정의와 확대보급의 배경

    바이오 연료의 이상과 현실

  • 5

    - 장기적으로 고유가는 필연이며 단기적으로는 물량확보의 문제(화석연료의

    시장체계는 고유가 공급 부족하에서 가격 탄력성이 적음)

    - 2006년까지만 해도 미국에서는 바이오 연료가격이 휘발유 가격에 비해

    50센트/gal 가량 비싼 형편이었음

    - 2007년 5월 현재 브라질의 에탄올 가격은 140센트/gal2)으로 브라질은 바

    이오 연료의 “사우디 아라비아”로 부상하고 있음

    나. 미국과 EU 그리고 아시아의 에너지 안보 패러다임의 변화

    ○ 미국의 부시 대통령은 2007년 1월 23일 국정연설에서 2017년 까지 미국의

    휘발유 소비를 2017년까지 20% 감축한다는 계획을 발표

    - 자동차 연비 향상으로 5%, 바이오연료 사용으로 15%를 감축

    - 이를 위하여 미국은 2017년의 에탄올 수요량 127백만㎘의 90%를 옥수수

    로부터 생산하고 나머지는 셀루로오스 에탄올로 공급할 계획

    미국의 대체연료 보급의무화(RFS*) 계획3)

    (단위 : × 10억 갤런)

    년도 2007 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

    에탄올 5.45 6.08 6.44 7.21 8.72 10.55 12.77 15.45 18.70 22.62 27.37 33.61

    휘발유

    대체량 3.71 4.14 4.38 4.91 5.94 7.18 8.69 10.52 12.72 15.40 18.63 22.87

    * Renewable Fuel Standard

    - 이러한 미국의 전략변화는 이라크 전쟁의 후과, 중남미의 좌파 산유국 정

    권 대두 등을 견제하며 고유가, 기후변화 협약을 대비하고 자국의 농업생

    산을 무기화하는 다목적 포석

    F. O. Lichts, " World Ethanol & Biofuels Report" June 19, 2007 2) 2007. 5 에탄올 가격 브라질 상 파울루 (ex-distillery 140센트/gal), 그러므로 에탄올의 연

    비 factor (0.7)을 곱하여도 거의 동등 수준 (에탄올 : 200센트/1.43gal) F. O. Lichts,

    “World Ethanol & Biofuels Report” June 19, 2007 3) F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” May 8, 2007

  • 6

    - OPEC은 전과는 달리 이에 대하여 매우 신경질적으로 대응하며 서방국들

    이 바이오 연료에 계속 투자 땐 유전개발 신규투자를 저감하고 감산하여

    유가를 더욱더 상승시킨다고 위협4)

    ○ EU 27개국 정상들은 2007년 3월 9일에 2020년까지 수송부문 바이오 연료

    비율을 최소 10%까지 확대키로 선언 (2010년 까지는 5.75%)5)

    - 프랑스 곡물 메이저 “루이 드레퓌스”는 브라질 에탄올 공장 5개를 인수

    - 독일(바이오 디젤), 프랑스(ETBE), 스페인(에탄올)은 보조금과 세제혜택으

    로 보급을 적극 지원

    - EU도 중동 정정 불안, 러시아 에너지 압박외교, 기후변화 협약 등의 이유

    로 바이오 연료 보급확대에 박차

    ○ 중국은 2006년 현재 100만㎘이상의 바이오에탄올을 생산하여 공급하고 있

    으며 2010년까지 이를 500만㎘, 2020년까지는 1천만㎘로 늘린다는 계획6)

    - 2000년도 중국은 바이오 에탄올 보급 제로 국가였으나 이것이 5년 만에

    100만㎘ 이상이 되었음

    - 중국은 최근(2007. 6) 사료(옥수수 등) 값 급등과 전염병 등으로 돼지고기

    파동(상승률 70%)을 겪으면서 바이오 에탄올 증산을 잠정 금지 (不爭糧의

    원칙)7)하고 2010년 보급목표가 200만㎘ 정도로 수정 된 듯

    ○ 일본은 현재 E-3(에탄올 3% 섞은 휘발유)를 허용하며 2010년까지 50만㎘

    이상의 바이오에탄올을 공급예정

    - 브라질 등 해외도입 90%, 일본 국내 생산 10% 예정8)

    4) 한국일보 2007. 6. 7 보도 5) 한겨레 2007. 3. 9 보도 6) 조선일보 2007. 1 보도 (IPCC 보고서 그 후 ⑤7) 개인 정보 (유안쩐홍 : 중국바이오에너지 센터, 광저우 에너지 연구원)8) 연합뉴스 2007. 6. 12 보도

  • 7

    2. 저개발국들 식량과 연료사이에서 갈등

    가. “에탄올 인플레” 혹은 애그플레이션(Agflation)9)의 전망

    ○ 고유가하에서 전세계적인 바이오 연료 붐으로 농경지 및 농산물 및 가공제

    품 가격의 급등이 일어나고 있음

    - 옥수수 뷔셀 당 선물가격은 2006년 1월 6일 2.14달러에서 2007년 1월 6

    일 4달러로 급등, 2007. 5월 8일 3.4 달러로 안정10)

    - 콩, 보리, 밀(옥수수 대체 재배로 경작감소), 사탕수수 가격도 동반 상승

    - 옥수수를 원료로 하는 사료가격 상승으로 육류, 계란, 낙농품 가격 상승

    - 기타 설탕, 팜오일, 마아가린, 청량음료(옥수수 감미료 사용), 맥주 등도

    동반상승

    ○ 단기적으로 선진농업국엔 호재, 저개발국엔 재앙

    - 에탄올 인플레에 따른 식료품 가격 상승은 소비자 물가에의 영향(15% 미

    만)이 적어 큰 영향이 없음

    - 중국, 멕시코 등과 식량난이 심각한 저개발국들이 단기적으로는 직격탄을

    맞은 듯

    ○ 중기적으로는 모든 중진 농업국에 호재11)

    - 먼저 곡물가격이 엄청나게 상승하면 대규모 농업국의 농부들이 재빨리 융

    통성을 발휘할 것 (식량으로 전환 판매)

    - 멕시코 등 중남미 농업국들은 주식인 또르띠아 가격 상승 등 단기적으로

    어려움이 있었지만 NAFTA등으로 황폐화 (2002년 농업생산성 21% 감소)

    된 농업 재활성화의 계기로 작용할 듯

    - 이와 같은 예측을 대변하듯 2007년 5월 8일 옥수수 가격은 3.4달러로 안

    9) 한국경제 2007. 6. 25 보도 10) 중앙일보 2007. 1. 23 보도 11) F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” September 7, 2006

  • 8

    정되었으며 곡물가의 폭등은 단기적 시장왜곡에 불과하고 Timing의 문제

    - 이러한 현상은 미국의 곡물을 다량 수입하던 여타 국가에도 가능한 시나

    리오임

    ○ 장기적으로는 셀룰로오스 에탄올이 가장 유력한 대안

  • 9

    지속가능한 바이오 연료는 과연 가능한가? ●

    전분질계/당질계 바이오 에탄올의 딜레마 ●

    제2장사회, 환경적 이슈들

  • 10

    가. 지나친 것은 부족함만 못하다.

    ○ UN Energy가 발간한 “지속가능한 바이오에너지 (Sustainable Bioenergy)”

    라는 보고서12)에서 과도한 바이오에너지 개발의 부작용을 경고하고 나서다

    - 대규모 플랜테이션(에너지 작물 경작을 위한)을 위해 산림을 훼손하거나

    - 대규모 바이오 연료 개발로 인한 식료품 가격 및 토지가격의 과도한 상승

    으로 농촌의 지역공동체가 와해되거나

    - 거대규모 단일 작물 생산을 위한 토양이나 수자원의 집중적 사용이 만연

    할 경우

    - 산림훼손으로 온실가스의 배출이 도리어 증대되며, 가공 유통업자의 착취

    로 농가의 소득이 도리어 감소하고, 생태계의 파괴로 생물 다양성이나 토

    양자원, 수자원의 고갈이 일어날 수 있다고 경고

    ○ UN Energy는 동 보고서에서 현재의 기술로는 바이오에너지는 곡물 유지

    등의 바이오 연료로서의 이용보다는 바이오매스 (셀룰로스)자체로서 연소

    혹은 가스화하여 난방 혹은 전력 생산에 사용되는 것이 좀 더 효율적이라

    는 결론을 제시하며 바이오에너지 개발에 있어 다음의 지속가능한 이슈들

    을 제시

    - 농산업 발전과 빈곤층에의 일자리 창출 및 에너지 서비스

    12) UN-Energy, Sustainable Energy : A Framework for Decision Makers 2007. 5. 21

    (bbc. News)

    1. 지속가능한 바이오 연료는 과연 가능한가?

    사회, 환경적 이슈들

  • 11

    (농업 구조적 문제해결에 순기능을 할 것)

    - 바이오에너지 사용에 따른 건강 및 여성복지 문제(땔감, 채취, 가사, 노동

    문제)

    - 식품 안전성 문제 (식품 전용 GMO 등의 취급)

    - 정부의 무역, 국제수지, 예산 및 에너지 안보 문제

    - 기후변화, 생물다양성 및 천연자원 관리 문제

    ○ UN Energy의 동 보고서는 농업 위주 저개발국가의 시각 (동남아 국가 등으

    로 대표)으로 접근하는 경우 매우 적절한 경고로 판단되며 당연한 말씀13)

    13) 필자 주

  • 12

    2. 전분질계/당질계 바이오 에탄올의 딜레마

    가. 배보다 배꼽이 더 크다고?

    ○ 미국은 2006년 2000만㎘(브라질 1780만㎘)의 에탄올을 옥수수와 사탕수수

    에서 생산하며 2006년말 약 US$ 0.58/ℓ(브라질 US$ 0.4/ℓ)의 가격으로

    거래하였으며 2007년도에는 약 2600만㎘(브라질 2000맡㎘)의 에탄올 생산

    이 전망14)되나 전분질계/당질계 에탄올의 근본적 한계가 다음과 같이 지적

    되고 있음15)

    - 옥수수를 재배하여 에탄올 자동차를 굴리기까지 소모되는 석유량이 에탄

    올 연료가 대체하는 석유의 70% 정도 필요

    - 투입에너지 대비 산출에너지 비중이 사탕수수 에탄올이 8.3, 옥수수 에탄

    올은 1.3에 불과하다는 점

    - 옥수수 에탄올의 경우 온실가스 배출량도 같은 양의 가솔린을 소비했을

    경우보다 15% 정도만 감소

    - 유가 50달러 이하에서의 경제성이 전혀 없다는 문제

    - 연비가 휘발유의 75% 수준이며 자동차 및 유통 인프라가 미비

    ○ 위의 분석결과는 옥수수, 사탕수수를 재배, 수집, 변환, 유통하는 관행의

    전주기 분석의 결과이며 대체제인 휘발유의 생산, 수송, 유통운반의 과정과

    비교되어야 할 것임 (옥수수의 경우 부산물은 에너지 가치만을 갖는 것은

    아님)

    ○ 따라서 옥수수, 사탕수수를 재배, 수집, 변환, 유통하는 관행의 개선과 기

    술개발 및 인프라 확충으로 점진적 개선이 이루어지긴 하겠지만 근본적 해

    결은 난망

    14) F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” Jan. 29/ May 8, 2007 15) KISTI 동향정보 분석팀

  • 13

    ○ 그렇지만 “배보다 배꼽이 더큰 형국”은 아니며 사회 및 환경적 측면에서는

    산림 등을 훼손하고 수자원을 고갈시키는 과도한 개발이 아닐 경우 화석연

    료보다는 환경적 잇점이 있음

    ○ 한편, 이러한 딜레마는 식량작물의 경작에 기인하므로 근본적인 해결책은

    비식량 바이오매스 자원 즉, 셀룰로오스 에탄올과 같은 차세대 바이오 연

    료의 등장으로 해결 가능성

  • 14

    셀룰로오스 에탄올은 무엇인가? ●

    셀룰로오스 에탄올 생산기술 종류 ●

    셀룰로오스 에탄올생산의 애로기술 ●

    셀룰로오스 에탄올생산 애로기술의 해결방안 ●

    셀룰로오스 부탄올 생산 대안 ●

    경제 ·환경 ․사회적 장벽들과 극복방안 ●

    제3장제2세대 바이오연료 셀룰로오스 에탄올(기술,경제적 이슈들)

  • 15

    가. 셀룰로오스는 거의 모든 생물 생태계의 주요 에너지원

    ○ 셀룰로오스(섬유소)는 태양에너지와 이산화탄소, 그리고 물을 사용하여 광

    합성을 하는 거의 모든 녹색식물체에서 잎, 줄기, 뿌리에 생성되며 유기물

    중 지구상에서 가장 풍부한 자원으로 이를 가수분해하면 포도당으로 될 수

    있다.

    - 자연계에서 셀룰로오스는 1차적으로 곰팡이류 미생물, 초식동물의 먹이

    등으로 소비되며 이들 생물은 섬유소 분해 효소 등으로 이를 궁극적으로

    포도당으로 만들어 대사에 사용하며 최종적으로는 물과 CO2로 분해된다.

    - 셀룰로오스를 포함하는 나무 등은 태우면 열에너지를 발생하며 바로 물과

    CO2로 분해되며 산소가 없는 상태에서 분해되면 CH4가스를 거쳐 궁극적

    으로는 물과 CO2로 분해된다.

    - 자연계로 환원된 물과 CO2는 식물체가 태양에너지를 사용하여 다시 셀룰

    로오스 등 생물유기체로 합성된다.

    - 그러므로 이러한 광합성-가수분해-광합성의 순환적 과정은 원칙적으로

    대기중의 CO2 증가를 유발하지 않는다.

    ○ 셀룰로오스 에탄올은 이러한 셀룰로오스를 당화하는 과정을 인위적으로 행

    하여 당분을 얻고 이를 발효하여 에탄올로 하거나 CO, H2 등의 가스로 분

    해하여 에탄올로 합성함으로써 얻을 수 있다.

    1. 셀룰로오스 에탄올은 무엇인가?

    제2세대 바이오연료 셀룰로오스 에탄올(기술, 경제적 이슈들)

  • 16

    ○ 그러므로 셀룰로오스 에탄올의 원료는 사람의 식량과 경합하지 않으며 가

    공사용하여도 온실가스를 증가시키지 않는다 (재배과정의 화학비료 사용,

    수집과정의 자동차 연료에 의한 온실가스 발생은 제외)

  • 17

    2. 셀룰로오스 에탄올 생산기술 종류

    가. 방법은 많지만 아직은 미완성......

    ○ 셀룰로오스 에탄올의 생산기술은 셀룰로오스의 분해방법에 따라 크게 3가

    지로 나눌수 있다.

    - 섬유소 분해효소를 활용한 당화에 이은 알콜발효로 생산하는 방법 (효소

    당화 공정)

    - 황산, 염산 등을 활용한 산당화에 이은 알콜발효로 생산하는 방법 (산당

    화 공정)

    - 셀룰로오스 열분해가스화로 CO, H2를 생성하고 이를 촉매 합성하여 에탄

    올을 생산하는 방법 (가스화 합성공정)

    ○ 이 중에서 효소당화 공정이 가장 활발히 개발되고 있으며 다른 공정들은

    각각의 장단점을 가지고 있다.

    공정 장점 단점

    효소당화 공정 온화하고 친환경적 공정조건 느린 반응과 낮은 수율

    산당화 공정 다양한 셀룰로오스 원료 가능 산폐수와 장치부식

    가스화합성공정 빠른반응과 높은수율 가능성 엄혹한 공정조건과 공정수명

    ○ 현재(2006) 이들 공정의 경제성 비교는 초기투자와 생산원가로 다음과 같

    이 비교하여 볼 수 있다.

    공정 공정규모(gal/년) 초기투자(억$) 생산원가($/gal)

    효소당화공정16) 5230만 2.282 1.56

    약산당화공정17) 2000만 0.704 1.2

    강산당화공정18) 4.5만 kl/y - 0.92 - 1.2/l

    가스화합성공정 - - 1.2 (2012목표)

    16) Y. Y. Lee (2006) Private Communication (LG Caltex Seminar) 17) 원진홍 등 (2004) 生物質能利用原理與技術 p273 (Kadam et al 2000년 보고서 인용)

  • 18

    - 따라서 미국을 비롯한 독일, 스웨덴, 덴마크 등은 효소당화공정을 근간으

    로하는 파일로트 규모의 셀룰로오스 에탄올 생산공정을 시험하고 있으며

    일본, 중국 등은 산당화 공정을 시험하고 있다.

    - 산당화 공정기술은 효소당화공정의 단점의 하나인 다양한 셀룰로오스 원

    료의 혼합물(폐기물 셀룰로오스, 종이, 폐목재 등)을 효과적으로 처리하지

    못하는 점과 소규모 공장이 불가능한 점(느린 반응)에 착안하여 틈새시장

    을 노리는 기술이다.

    - 가스화 합성공정도 비슷한 이유로 미국 등에서 한가지 기술적 대안으로

    개발되고 있다.

    18) Arkenol Process Broichure (2006)

  • 19

    3. 셀룰로오스 에탄올생산의 애로기술

    가. 우선 전분질계 원료라도 이겨야......

    ○ 사탕수수 원료, 옥수수 원료, 카사바 원료 에탄올 생산은 원료들이 당분(설

    탕)이나 전분이므로 간단히 포도당으로 당화하여 알콜발효를 할 수 있다.

    - 비록 설탕, 식량등과 경합하여 원료의 값이 비싸긴 하지만 현재까지의 생산

    단가는 이쪽이 더 낮고 산업 인프라가 갖추어져서 이미 상업화되고 있다.

    원료 공정규모(gal/년) 초기투자(억$) 생산원가($/gal),년도

    셀룰로오스에탄올

    효소당화공정5230만 2.282 1.56 (2006)

    사탕수수에탄올

    브라질 평균19)- - 0.83 (2002)

    옥수수 에탄올

    미국 평균 - - 1.3 (2002)

    카사바 에탄올

    동남아추정치20)- - 2.3 (2006)

    - 한편 미국의 옥수수 에탄올 가격은 고유가에 의한 가솔린의 가격과 동조

    화(coupling)되는 경향이 있다. 이는 고유가 및 에탄올 생산의 용도이전

    에 따른 옥수수 가격 상승과 미국의 보조금 ($0.51/gal) 때문인데 다음에

    미국의 에탄올 가격 추이를 보여 준다.

    년도 2000 2001 2002 2003 2004 20052006

    (7/21-8/10)

    2007

    (예측치)

    가격21)

    ($/gal)1.3 1.5 1.18 1.4 1.7 1.9 2.8-3.5 3.5-3.75

    가솔린

    ($/gal)0.95 0.9 0.8 1.0 1.2 1.6 2.3-3.0 3.0-3.2

    19) Grassi et al. (2003) 2002년 평균 기준 20) 박순철 현지조사시 Private communication and Estimation21) Fuji-Keijai USA Inc. (2006/9) US Bioethanol & Cellulosic Ethanol Market & Future

    Drections

  • 20

    - 따라서 생산원가 측면에서만 보면 현재로서 셀룰로오스 에탄올은 옥수수

    에탄올과는 경쟁하여 상업화 될 수 있으며 상업화하여 보급되면 옥수수

    에탄올에서와 같은 가격동조화 현상은 덜해질 것으로 보인다 (식량과의

    경합 없음).

    - 사탕수수 에탄올과의 경쟁에서는 브라질의 에탄올 수출정책과 경쟁력 그

    리고 수입국의 지정학적 위치, 수입정책 등에 달려 있다.

    ○ 사탕수수 원료, 옥수수 원료, 카사바 원료 에탄올 생산과 비교하여 셀룰로

    오스(대표적으로 나무)로부터 에탄올 생산수율은 나쁘지 않다.22) 그러므로

    경제성 있는 에탄올 생산공정만 개발되면 기타 원료보다 대량보급에 상당

    히 유리하다.

    종류단위원료생산량

    (t/h㎡․년)당, 전분, 셀루로스

    함량(%)

    에탄올 수율

    (ℓ/t원료)

    단위 알콜생산량

    (kg/h㎡․년) 사탕수수 70 12.5 70 4900

    옥수수 5 69 410 2050

    카사바 40 25 150 6000

    나무

    (셀룰로오스)- 50 130 -

    나. 셀룰로오스의 견고함 : 하느님이 만들어 놓은 함정들......

    ○ 효소당화 공정에 의한 셀룰로오스 원료 에탄올 생산은 다음과 같은 공정으

    로 이루어진다.

    22) 원진홍 등 (2004) 生物質能利用原理與技術

  • 21

    ○ 셀룰로오스는 자연계에서 아주 천천히 분해되도록 고안되어있다. 나무속의

    셀룰로오스를 바로 분해하여 포도당으로 하는 벌레, 곰팡이 등 Super Bug

    이 있다면 지구상의 식물들은 금방 멸종의 위기를 맞을 것이다.

    ○ 에탄올 생산의 애로 공정기술은 모두 이와 연관되어 있으며 그 내용은 다

    음과 같다.

    ○ 전처리 공정:

    - 나무줄기의 주성분인 셀룰로오스(50%)는 포도당의 중합체 (화학결합체)로

    서 섬유의 모양을하고 있으며 괴상의 리그닌(25%; 충진물, 방향족 화합

    물)과 이들을 서로 접착(결합)해주는 헤미 셀룰로오스(20% 내외)로 이루

    어져 아주 견고하다.

    - 그러므로 셀룰로오스를 추출해 내어 포도당으로 당화하려면 먼저 접착제

    와 충진제를 분리, 제거하여 셀룰로오스를 분해하는 효소(셀룰라제 :

    Cellulase)가 접근할 수 있게 해주어야 한다.

    - 이를 위하여 먼저 나무를 파쇄하고 헤미 셀룰로오스를 녹여내는 약산으로

    처리하거나 리그닌을 분해하는 암모니아를 처리하면서 증기 등 열을 가하

    여 쪄내는 것이 필요하다.

    - 이 공정은 제지․펄프공정과 유사하며 많은 에너지가 소모되고 생성물은 펄프(섬유소 슬러리)와 유사하다.

    - 또한 이 공정은 다음 단계인 당화공정의 수율, 생산성에도 많은 영향을

    미친다.

    ○ 효소생산 당화공정:

    - 셀룰라아제 효소는 나무 등을 분해하는 곰팡이류, 이들의 유전자를 함유

    한 재조합 균주 등을 배양하여 생산하며 그 역가(셀룰로오스 분해 능력)

    와 생산성이 높아야 한다.

    - 셀룰라아제 효소를 생산하는 균주들은 효소의 생산을 조절하는 능력이 있

  • 22

    어 먹이(포도당 등 당화생성물)가 충분한 조건에서는 셀룰라아제 효소를

    생산하지 않는다.

    - 따라서 효소생산 공정은 보유균주 및 생산방법에 따른 know-how가 많고

    현재로서는 수요가 한정되어 있어 Novo Nordisk사, Genencor사 등 세계

    적 효소생산 다국적 기업이 기술을 거의 독점하고 있다.

    ○ 동시당화 발효공정

    (SSF : Simultaneous Saccharification and Fermentation)

    - 셀룰라아제 효소는 생산물 저해를 상당히 크게 받으므로 당화 중 생성된

    포도당 혹은 2개 포도당 결합체(혹은 cellobiose)의 발효를 통하여 계속

    제거하여 주어야 한다.

    - 이를 위하여 동시당화 발효공정이 보편화되고 있다.

    ○ 동시당화 혼합당 발효공정

    (SSCF : Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation)

    - 보통의 알콜 발효균주(효모, Z. mobilis 세균 등)들은 헤미 셀룰로오스(나

    무성분의 약 20%)가 분해되면 생성되는 5탄당(Xylose : 자일로스)을 알콜

    발효하지 못한다.

    - 종전에는 5탄당을 별도로 발효코자 하였으나 5탄당과 6탄당을 동시에 발

    효할 수 있는 균주를 개발하여 효소를 사용한 당화와 5, 6탄당의 혼합물

    을 동시에 발효하여 에탄올을 생성하는 공정이 개발되고 있다.

    - 따라서 전처리된 셀룰로오스 슬러리를 당화와 동시에 5, 6탄당을 동시에

    발효하여 에탄올을 생산하는 동시당화 혼합당 발효공정(SSCF)이 셀룰로

    오스 에탄올 생산의 대세로 자리 잡고 있다.

  • 23

    4. 셀룰로오스 에탄올생산 애로기술의 해결방안

    가. 21세기의 연금술사 차세대 Biotechnology(BT)

    ○ 셀룰로오스 바이오 에탄올의 개발은 식량과 경합치 않는 풍부한 셀룰로오

    스 자원에 힘입은 바 크지만 다양한 기능의 미생물 혹은 효소를 창조할 수

    있는 오늘날의 BT 발전에 따라 가능한 “꿈”이 되었다. 예를 들면;

    - 초목, 종이 등 셀룰로오스 성분을 서서히 와해시킬 수 있는 Xylanase(자

    일로스 분해효소)의 개발

    - 셀룰로오스를 효과적으로 포도당으로 분해하는 셀룰로오스 분해효소의 대

    량생산 가능성

    - 5탄당(Xylan; 분해되면 자일로스)과 6탄당(Glucan; 분해되면 포도당)을

    동시에 발효에탄올을 생산하는 재조합 균주의 제작

    ○ 표고버섯(Shiitake, Lentinula edodes) 폐목은 헤미 셀룰로오스를 분해하

    는 Xylanase 때문에 쉽게 부스러진다.

    - 표고버섯의 균주를 BT로 활용 기능을 개선하여 나무, 농부산물(왕겨, 볏

    짚 등) 등을 연화 전처리하고 다음 단계인 당화(Xylan, Gluca 등을 가수

    분해)를 촉진할 수 있다.

    - 현재 Xylanase 제품은 펄프, 제지공정에서 비염소계 표백공정(Bleaching)

    과 사일리지의 분해촉진 등에 쓰이고 있다.

    ○ 셀룰로오스 분해효소(Cellulase) 생산균주 개선 :

    - 셀룰로오스 분해효소는 셀룰로오스의 중간중간을 무작위로 분해하는 효소

    성분(CMCase), 단말을 분해하고 결정형 셀룰로오스를 Cellobiose(포도당

    2개 단위)로 잘 분해하는 효소성분(Avicellase)와 Cellobiose를 최종적으

    로 포도당으로 분해하는 효소성분(β-Glucosidase)으로 구성되고 있다.

    - 좋은 셀룰로오스 분해효소는 효소 단백질의 대량생산도 중요하지만 이들

  • 24

    의 효소성분의 배분도 중요한데 자연계의 곰팡이류들은 Avicellase가 부

    족한 경우가 많다.

    - 상업적으로 셀룰로오스 분해효소를 생산하는 균주로는 Avicellase가 다량

    분비되는 Trichoderma reesei 곰팡이 균주를 사용하는 경우가 많으며

    (Novo Nordisk, Genencor, Meiji Seika), Aspergilus niger(Rapidase,

    Biocon), Penicillium sp. 균주 등도 사용된다23).

    - 그 외에 대장균(E. Coli), 고초균(B. Subtilis) 등에 분해효소 유전자를 복

    제하거나 대사공학을 통하여 대량발현 시키는 기술들도 연구개발되고 있

    다.

    ○ 혼합당 발효 균주의 개발 :

    - 상업적 에탄올 발효에 쓰이는 효모(S. Cerevisiae 등)은 포도당만을 발효

    하므로 셀룰로오스 분해시 포도당과 동반 생성되는 자일로스(Xylose)를

    발효하기 위하여 5탄당 발효가능 효모(P. Stipitis 등)를 혼합배양하거나

    새로운 균주를 개발하기도 한다.

    - 상업적 에탄올 발효에 쓰이는 효모(S. Cerevisiae 등)는 포도당만을 발효

    하므로 셀룰로오스 분해시 포도당과 동반 생성되는 자일로스(Xylose)를

    발효하기 위하여 5탄당 발효가능 효모(P. Stiptis)를 혼합배양하거나 새로

    운 재조합 균주를 개발한다.

    - 미국 플로리다 대학은 L. O. Ingram 교수가 개발한 LY01 대장균은 포도

    당, 자일로스 혼합당을 성공적으로 발효하여 에탄올을 생산24)하고 있으며

    이는 대장균에 Z. mobilis의 알콜발효 유전자, 효모의 5탄당 발효 유전자

    를 재조합한 것이다.

    23) 박순철 외 (2004) 목질계 바이오매스의 고효율 당화공정 개발을 위한 핵심요소기술 개발 연

    구 pp20-2124) Kim, Youngyun, L.O. Ingram, and K.T. Shanmugam. 2006. Fermentation of glucose

    and xylose to ethannol by a non-recombinant ethanologenic Escherichia coli. Appl.

    Environ. Microbiol. (In Press).

  • 25

    나. 초기투자를 줄인 간단한 공정으로 값싸게 생산하는 것이 요점

    ○ 셀룰로오스 에탄올은 대량생산 염가의 연료 제품이므로 상기한 첨단 BT

    (Biotechnology)기술에 현재의 대량생산 공정기술을 조합한 첨단 대규모

    생물공정 기술이라 할 만하다.

    ○ 대량생산 공정상의 애로기술과 대처방법은 다음과 같다.

    ○ 수집, 전처리 공정:

    - 다양한 바이오매스(셀룰로오스 함유식물체)를 수입하고 모아서 이들을 효

    소당화할 수 있는 상으로 연화하는 공정이다.

    - 나무 등을 파쇄하거나 팽윤(물에 불림)시켜 효소의 접촉면적을 확보하는

    전처리 방법

    - 삼성분(셀룰로오스, 헤미 셀룰로오스, 리그닌)에서 접착제인 헤미 셀룰로

    오스를 산으로 녹여내는 방법

    - 삼성분에서 비 활용성분인 리그닌을 알카리로 녹여내는 방법으로 대별된

    다.

    - 공정종류는 나무 등을 칩으로 만들어 증기로 쪄서 터트려내는 증기폭쇄

    법, 암모니아 침출 (폭쇄)법, 분쇄 팽윤법 둥이 있으며 공정 중 에너지 소

    비 비용, 시설비 등을 줄이고 당화시의 수율을 높이는 것이 과제이다25).

    ○ 동시당화 혼합당 발효공정:

    (SSCF : Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation)

    - 당화 발효공정을 통합함으로써 시설투자를 줄이고 생성 당류에 의한 생산

    물 저해를 줄임으로서 공정 생산성과 수율을 향상하는 방법이다 (상기 3.

    항에서 이미 설명)

    25) 박순철 외 (2004) 목질계 바이오매스의 고효율 당화공정 개발을 위한 핵심요소기술 개발 연구

  • 26

    ○ 분리정제 및 탈수공정의 개선:

    - 발효공정에서 생산된 에탄올 발효액은 발효공정의 특성상 에탄올 농도 약

    12%이하이므로 에탄올만을 정제하고 탈수하여 99.8% 이상 에탄올 순도의

    연료를 만드는 공정이 중요하다.

    - 특히 에탄올은 물과 약 95%농도에서 공비현상26)을 일으키므로 약 5%에

    해당하는 물을 제거하는 탈수 공정이 필요하다.

    - 탈수공정으로는 공비증류, 흡착제거(Zeolite 등), 막분리법, Pervaporation

    공정 등이 연구되고 있다.

    26) 공비 현상 : 물과 에탄올이 일정한 비율이상이 되면 물과 에탄올이 같이 끓어 오르는 현상,

    증류에 의한 정제가 불가 해짐

  • 27

    5. 셀룰로오스 부탄올 생산 대안

    가. Biotechnology(BT)를 활용한 또 다른 가능성

    ○ 전분질계 혹은 당질계를 원료로 한 바이오에탄올의 문제점은 앞서와 같거

    니와 에탄올(탄소수 2개:C2H5OH)은 술의 원료로도 사용되어 남용이 우려되

    고 물성이 휘발유와는 좀 달라 수분 존재하에서 휘발유와 혼합사용시 분리

    현상이 일어나는 등 약간의 문제점이 있다.

    ○ 최근 미국의 Dupont사와 BP는 셀룰로오스로부터 휘발유와 물성이 더욱 근

    접한 부탄올(탄소수 4개: C4H9OH)을 생산하여 2012년부터 연료로 공급한

    다는 계획을 발표하였다27).

    - 부탄올의 시장가격은 현재 ℓ당 약 1.8불(중국 CFB가격) 정도이다28).

    - 한 연구에서는 먼저 셀룰로오스는 당화되고 다음 발효로 부틸산으로 전환

    된 다음 다시 부틸산에서 부탄올을 발효 생산하는 2단계 공정이 개발되고

    있다29).

    - 셀룰로오스를 포함하는 바이오매스의 당화산물(5,6 탄다의 혼합물: 글루

    코스, 자일로스, 아라비노즈, 매노즈 등)을 혐기성균인 Clostridium sp.

    로 발효하면 대부분 ABE (Acetone- Butanol-Ethanol)가 혼합 생성되지

    만 수율과 생산성이 매우 낮았다.

    - 최근 USDA의 농업개발서비스연구소에서는 Clostridium Beijerinckii를

    활용하여 밀짚의 당화 생성물에서 상당히 좋은 수율과 선택성(아세톤, 에

    탄올 등의 부산물은 적고 부탄올을 많이 생성함)으로 부탄올을 생성하는

    데 성공하였다고 보고하였다30).

    27) KISTI GTB(글로벌 동향브리핑)2007-04-21 휘발유에 더욱 가까운 바이오부탄올 28) ChemLOCUS 29) KISTI GTB(글로벌 동향브리핑)2007-03-03 바이오매스로부터 부탄올을 생산하기 위한 연

    구의 시작 30) KISTI GTB(글로벌 동향브리핑)2007-06-26 밀짚으로부터 셀룰로오스계 바이오 부탄올 생산

  • 28

    ○ 전처리, 당화, 생산성과 공급 인프라는 여전히 난제

    - 부탄올이 에탄올에 비하여 휘발유 혼합연료로서 강점이 있고 혼합당(5, 6

    탄당)을 구분 없이 발효하는 점에서는 장점이 있지만 부탄올의 수율과 특

    히 생산성(1차 발효에 20일이 소요)에서는 아직도 해결해야 할 문제가 많

    은 것으로 판단된다.

    - 또 발효전 전처리, 당화는 에탄올 발효에서와 똑같이 해야 하며 실제 연

    료로 공급하기 위한 공급(유통) 인프라(품질기준, 차량 적합성, 환경시험,

    주유소 설비 등)의 측면에서는 아직도 아무런 준비가 없으므로 본격적 보

    급여부는 아직도 해결해야 할 난제들이 많을 것으로 판단된다.

  • 29

    6. 경제 ․환경 ․사회적 장벽들과 극복방안

    가. 또 다른 환경, 사회문제의 가능성들

    ○ 공정 경제성 향상의 걸림돌 들......

    - 셀룰로오스 자원들은 나무, 풀 (갈대 등), 농부산물(농작물의 줄기 등), 폐

    기물(폐목재, 종이 등) 등으로 값이 싸거나 무가의 물질들이긴 하지만 광

    범위한 지역에 널리 분포하여 수집, 수송이 어렵고 농부산물 등은 일정한

    시기에만 집중 발생하여 저장에 문제가 있다.

    ○ 과도한 사용은 도리어 환경재앙을 가져올 수도.....

    - 또 특정 지역의 셀룰로오스를 과도하게 벌채하여 사용하면 산림의 파괴,

    생물다양성의 훼손, 표토층의 유실, 사막화 등을 불러 올 수 있다.

    - 한편 농부산물을 과도하게 연료생산에 사용하면 과도한 관개용수 사용,

    토양의 빈영양화, 토지생산력의 감소, 식량생산의 감소로 이어질 수도 있다.

    ○ 사회적 문제:

    - 셀룰로오스는 자원이 풍부하긴 하지만 특정지역에 대규모 에탄올 공장이

    생겨나면 그 지역민들에게 땔감부족 등의 사태를 가져올 수 있고 땔감공

    급에 따른 고용, 소득 등을 낮출 수 있다.

    - 대규모 산업이므로 당연히 주변 지역민들과의 소득 불균형, 지역 전통산

    업(셀룰로오스 자원을 이용한)의 위축 등을 가져올 수 있다.

    ○ 상기하는 문제들은 모두 아직도 일어나지는 않은 일이다. 그러나 과도한 개

    발에는 반드시 수반될 문제이므로 바이오매스 자원의 지속적 개발, 공급이

    가능한 범위에서 셀룰로오스 에탄올이 개발되어야 할 것이다.

  • 30

    바이오에탄올의 진화와 향후 전망 ●

    국내 기술개발의 현황 ●

    셀룰로오스 에탄올 상업화를 위한 기술개발 ․보급정책 방향 ●

    제4장결언

  • 31

    가. 식량작물에서 셀룰로오스로의 변천과 Biorefinery(바이오화학공장)

    ○ 사탕수수, 옥수수, 밀 등 식량 작물을 활용한 바이오 에탄올 생산 증대는

    2017~2020년 이후에는 어렵다고 평가된다. 단, 브라질의 사탕수수 재배는

    상당기간 더 늘어날 수 있다.

    ○ 주요 식량작물은 아니며 경제작물로 볼 수 있는 카사바(동남아), 수수류(동

    북아), 사탕무우(유럽), 고구마, 돼지감자 등 서류(전세계)는 잉여 농산물로

    서 바이오에탄올 생산에 투입될 수 있다. 중국은 이미 카사바, 수수류 등을

    옥수수를 대신하여 에탄올 생산 증대에 투입하고 있다31).

    ○ 셀룰로오스 에탄올은 2012년 미국의 옥수수대, 바가스 등 에탄올 작물의

    부산물로부터 에탄올을 생산하는 상업화 실증공장으로부터 시작하여 상업

    화되고 2017년 경에는 미국, 캐나다 등에서 폐기물, 나무 등을 활용하는

    셀룰로오스 에탄올 공장을 상용화할 전망이다32).

    31) F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” July 23, 200732) Richard Bain, NREL(USA; 미국재생에너지연구소) Brochure

    1. 바이오에탄올의 진화와 향후 전망

    결언

  • 32

    ○ 셀룰로오스 에탄올에서 더 나아가서 생성된 당을 가지고 에탄올 뿐만 아니라

    발효공학을 이용한 젖산, 숙신산 등을 생산하고 이를 원료로 용제(1.3-

    Butanediol 등), 플라스틱 (PLA: Poly lactic Acid) 등을 생산하는 Biorefinery

    (바이오화학공장)의 개념도 등장하였으며 이것도 셀룰로오스 에탄올과 더불

    어 추진되고 있다.

    - 바이오화학공장 개념의 연료(에탄올), 화학품 동시생산은 전체공정의 경제

    성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 가능성이 있으며 (화학품 판매이익의

    에탄올 이전) 지속가능한 화학공업의 측면에서도 매우 중요하다.

    - 바이오화학공장 개념의 셀룰로오스 에탄올 생산공정은 현재 스웨덴, 독일,

    덴마크 등지에서 수십톤 규모의 다양한 공정이 Pilot Plant 규모로 실증

    시험되고 있으며 현재의 추세대로 라면 2012~2017년 경에는 각국내의 원

    료로 시범상업화 공정이 운영될 수 있을 것으로 전망 된다33).

    33) 박순철 (2007), “29th Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals, Denver.

    CO.” 해외출장 귀국보고서

  • 33

    2. 국내 기술개발의 현황

    가. 먼저 에탄올 혼합사용이 본격화 되야

    ○ 국내 기술개발의 현황과 전망

    - 2006년 7월을 기하여 산업자원부 고시에 의거하여 에탄올의 자동차 연료

    로의 혼합사용(E-3, 3%v/v)이 허용되었다.

    - 그러나 에탄올 함유 휘발유의 공급은 아직도 실현되지 않고 있으며 그 이

    유는 현재 유통과정에서의 수분 혼입이 E-3의 유수 분리에 미치는 영향

    이 실증연구 차원에서 검증되고 있고 2008년 중 결과가 보고될 예정이기

    때문이다.

    - 이 연구에서 유수분리 문제가 없음이 입증될 경우 에탄올 혼입휘발유의

    시판이 허용될 수 있으며 에탄올 혼입연료 사업도 등록 절차를 거쳐서 허

    가 될 수 있을 것이다.

    - 셀룰로오스 에탄올 보급은 에탄올 혼입연료 사용이 먼저 본격화되어야 할

    것이다.

    나. 전분질계는 해외자원 개발 셀룰로오스 에탄올/부탄올 생산은 기초연구

    ○ 해외 자원 개발과 투자34) :

    - 2005년 2월 창해에탄올사 : 파푸아 뉴기니 정부와 협력하여 2만 ha의 카

    사바 경작지를 40년간 임대하는 동안 바이오 에탄올을 생산, 국내 바이오

    에탄올 사업법 및 유통 인프라가 구축될 때까지 미국, 브라질 등에 수출

    계획

    - 2006년 6월 CSM사 : 인도네시아 람퐁주 정부와 협력 21만 2000ha의 카

    사바 경작지를 30년간 임대하여 2009년 바이오 에탄올을 생산할 계획

    - 2006년 11월 오디코프(+코오롱그룹) 및 이엔쓰리사 : 공동 투자계약 체결

    34) 생명공학 정책 연구센터 (2006. 12) BT기술 동향 분석 보고서 “바이오에너지” 2006-3

  • 34

    후 인도네시아에서 상기와 유사한 사업을 계획

    - 2006년 9월 ICM사 : 유에스 에탄올(US Ethanol LLC)에 미화 1천만 달

    러를 투자하여 바이오에탄올 사업에 진출

    ○ 국내 에탄올 생산보급 연구 및 셀룰로오스 에탄올 생산 연구35) :

    - 2006년-현재 서울시립대와 한국생명공학연구원 공동연구 : “고구마를 이

    용한 바이오에탄올 생산 연구”

    - 2006년-2008년 한국석유품질관리원 : “바이오에탄올 혼합연료유 도입을

    위한 실증 평가 연구” 추진

    - 2006년-2008년 한국석유품질관리원 : “바이오에탄올 혼합연료유 도입을

    위한 실증 평가 연구” 추진

    - 2001년-2004년 한국에너지기술연구원 : “목질계 바이오매스의 고효율 당

    화 공정 개발을 위한 핵심요소기술 연구”

    - 2003년-2006년 한국에너지기술연구원 : “국내 바이오매스 자원으로부터

    바이오에너지 생산을 위한 기반기술 개발 (셀룰로스의 암모니아 전처리

    기술)”

    ○ 차세대 셀룰로오스 부탄올 생산 연구36) :

    - 2007년 8월 A사, B사, C연구원, D연구원 : 바이오매스 자원을 활용한 부

    탄올 생산공정 및 원천기술 개발 연구가 개시되고 있다.

    - 상기한 연구는 산업자원부 주관으로 2007년-2012년까지 추진예정이며 총

    100억여원이 투자될 예정이고 셀룰로오스의 전처리 당화, 부탄올 발효 균

    주개발 및 발효공정 개발로 구분되고 있다.

    다. 셀룰로오스 에탄올 생산기술은 국내 에탄올 생산 자급의 “희망”

    ○ 국내 셀룰로오스 폐자원의 활용

    35) 필자 주 36) 필자 주

  • 35

    - 국내의 셀룰로오스 에탄올 생산 가능성은 우선 산림부산물이 난방용으로

    활용됨이 합리적이라 보고 폐목재 및 폐지를 이용한 셀룰로오스 에탄올

    생산이 우선되어야 한다고 분석되었다37).

    - 재활용량을 제외한 폐목재 및 폐지(314만톤/년)를 전량 에탄올로 전환할

    경우 국내에서만 약 104만㎘의 셀룰로오스 에탄올 생산 공급이 가능하다

    는 분석이다.

    37) 배정환 (2006) 바이오연료의 보급전망과 사회적 비용․ 편익 분석 에너지경제연구원 수시연구보고서 06-04

  • 36

    3. 셀룰로오스 에탄올 상업화를 위한 기술개발 ․보급정책 방향

    가. 바이오 에탄올의 보급 기반 및 지원체제 구축이 우선

    ○ 셀룰로스 에탄올 생산기술 개발은 전세계적으로도 상용화되지 않는 기술이

    므로 우선 에탄올이 국내에서 자동차 연료로 사용되고 시장기반이 마련되

    는 상황에서만 본격적 개발이 가능할 것이다.

    - 바이오 에탄올 사업, 유통관계 법규 및 인프라 구축

    - 바이오 에탄올에 관한 지원정책 구체화 (설비보조금, 면세 등)

    - 국내외 원료 자원개발 및 바이오에탄올 생산 지원 대책 강구

    - 공공기관 사용 의무화 등 초기시장 창출․확보 조치 - 정유사 바이오 연료 보급확대 권장 혹은 최소 혼합비율 고시 등 보급 유

    인책 검토

    나. 원천요소 기술과 융복합 공정기술 개발의 촉진

    ○ 앞서도 살펴보았듯이 셀룰로오스 에탄올 생산의 애로기술은 최첨단 BT기술

    과 대량생산 발효공정 기술의 융복합 기술이며 우리나라의 BT 및 Plant

    Engineering 기술수준과 진취적 기업정신 그리고 비교적 풍부한 국내 자원

    량을 감안할 때 성장발전의 가능성이 매우 높다.

    - 셀룰라제 효소생산 균주, 혼합당 발효균주, 부탄올 발효균주 등의 BT 원

    천기술 개발이 필요하다.

    - 전처리 공정, 탈수 정제공정, 그리고 전체 플랜트 시스템 최적화 등에서

    Plant Engineering 개발 산업화도 유망하다.

    다. 국내 자원 개발과 기술수출 및 해외자원 개발 산업으로의 발전

    ○ 우리나라에 바이오 에탄올이 보급될 경우 먼저 잉여양곡, 농산물(절간고구

    마 등), 유휴 농지 활용작물 등에서 주정공장 등을 활용하여 일부 국내생산

  • 37

    이 가능하겠으나 대량 보급시에는 앞서 지적한 바38)와 같이 폐목재와 폐

    지, 궁극적으로는 속성수 재배목 등을 활용한 셀룰로오스 에탄올 기술개발

    생산이 불가피할 것이다.

    ○ 원천기술이 개발되고 공정기술이 완성되면 해외자원 개발과 Plant 수출 가

    능성이 매우 높다. 특히 원천기술은 보유하기만 하면 기술수출 등으로 부가

    가치가 매우 높은 기술이 될 수 있다.

    38) 배정환 (2006) 바이오연료의 보급전망과 사회적 비용․ 편익 분석 에너지경제연구원 수시연구보고서 06-04

  • 38

    참 고 문 헌

    [1] F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” May 8, 2007

    [2] F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” September 7, 2006

    [3] UN-Energy, Sustainable Energy : A Framework for Decision Makers

    2007. 5. 21 (bbc. News)

    [4] F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” Jan. 29/ May 8, 2007

    [5] Y. Y. Lee (2006) Private Communication (LG Caltex Seminar)

    [6] 원진홍 등 (2004) 生物質能利用原理與技術 p273 (Kadam et al 2000년 보고

    서 인용)

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    Market & Future Drections

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    [11] F. O. Lichts, “World Ethanol & Biofuels Report” July 23, 2007

    [12] Richard Bain, NREL(USA; 미국재생에너지연구소) Brochure

    [13] 생명공학 정책 연구센터 (2006. 12) BT기술 동향 분석 보고서 “바이오에너

    지” 2006-3

    [14] 배정환 (2006) 바이오연료의 보급전망과 사회적 비용·편익 분석 에너지경

    제연구원 수시연구보고서 06-04

  • 저 자 소 개

    박 순 철

    공학박사

    현 한국에너지기술연구소 책임연구원

    홍 성 화

    현 한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 책임연구원

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