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1. 수송용 에너지로서 바이오연료의 가능성과 현황 - 바이오매스에 함유된 탄소는 식물이 성장과정에서 대기중의 이산화탄소를 고정시킨 것으로 태양에너지에 의한 탄소순환으로 재생산이 보증되는 한, 바이오매스를 소각시켜도 대기중의 이산화탄소를 증가시키지 않는 'Carbon Neutral'한 에너지원 이라 간주되고 있다. 따라서 이를 화석자원유래연료 대신 이용, 라이프사이클 전체에서 온실효과가스배출량을 삭감시킴으로써 온난화대책상 매우 효과적인 수단으로 활용할 수 있다. - 해외에서는 바이오연료 보급도입이 적극적으로 전개되고 있는 국가가 많으며, 도입량 의무화나 장기적인 도입목표량설정과 함께 세제나 도입지원책을 포함한 보급확대를 위한 제도대응이 전개되고 있다. - 미국 및 EU에서는 국내농림업진흥, 에너지보안(중동, 러시아 의존도 저감), 온난화대책이 중시되고 있으며 중국에서는 이와 함께 경제성장에 따른 에너지소비증대에 대한 대응측면도 강하다. 이에 반해, 브라질이나 ASEAN국가에서는 지역외 수출에 적극적이며, 관련산업진흥이나 빈곤해소가 중시되고 있다. 그러나 그 반면, 열대우림 과벌채 등 환경면에서의 악영향 대응도 강요받고 있다. - 일본에서도 바이오연료 도입의무나 목적이 정리되어 이용촉진을 위한 시책이 전개되고 있는 한편, 국내 관련산업계는 바이오연료의 대량, 저가생산모델정리, 기술개발로드맵이나 연구개발조직, 아시아와의 협력에 대해서 제안하고 있다. - 일본에서는 단기적으로는 기존의 화석연료와 마찬가지로 에너지보장관점에서 앞으로 확대가 예상되는 해외에서의 에너지자원작물 경지권익을 포함한 국산자원확보와 다양화에 노력하는 것이 중요하다. 장기적으로는 자원소국인 일본이 해외자원경지권익을 획득해 가는데 있어 자원국이나 타국에는 없는 일본 독자의 제2세대 바이오연료기술 연구개발도 필요하다고 생각된다. 2. 제2세대 바이오연료기술의 개발동향과 과제 (1) 에너지자원작물기술 - 단위토지면적당 건조물수량면에서 곡물, 초목(소프트 바이오매스), 목재(하드 바이오매스), 유지식물 각각에 대해서 다양한 에너지자원작물후보가 고려되고 있다. - 기술연구 방향성으로서 특히 주목되는 것은 첫째 작물영양기구에 대한 분자생물학적 접근을 통한 열화토양에 대응한 작물품종개량연구를 들수 있다. 최근, 토쿄대학 연구팀이 열화토양에서의 철분영양기구에 착안, 유전자변형에 의한 고생산성작물개발에 대해 보고하고 있어 주목된다. - 둘째 리그노셀루로즈(lignocellulose)로부터 에탄올 변환기술 실용화를 전제로 한 작물의 품종개량접근이다. 구체적으로는 곡물의 식용부 이외 식물체 전체 건조물 수량의 증대화를 지향한 연구나 에탄올 변환공정을 위한 식물구조개변을 지향한 연구접근이 미국을 중심으로 활성화되고 있어 주목받고 있다. (2) 바이오에탄올 연료변환기술 - 리그노셀룰로즈를 원료로 바이오에탄올연료를 제조할 경우, 당질, 전분질과 같은 에탄올 발효공정 전단계에 식물섬유를 위한 전처리 공정, 셀룰로즈 및 세미셀룰로즈 당화공정, 리그닌제거공법이 필요하게 된다. - 현재 실용화기술에서는 에너지효율, 생산비용, 환경부하 모든 면에서 화석연료에 비해 경쟁력을 가질 수 없다. 따라서 리그노셀룰로즈로부터 에탄올 연료변환기술 검토에 있어서는 전처리, 당화공정의 고효율화 및 저비용화와 발효공정의 고효율화가 열쇠이며 이에 대한 다양한 검토가 진행되고 있다. - 또한 cellulosum이라 불리는 셀룰라제 복합체도 찾아내고 있으며, 세포벽을 분해하는 과정에서 필요한 복수의 효소기능모듈을 유전자변환기술로 복합화하는 연구도 활성화되고 있다. (3) 바이오디젤 연료관련기술 - 현재, 바이오디젤연료(BDF)로서 식물유를 원료로 한 지방산 메틸에스텔(FAME)이 이용, 구주나 동남아시아를 중심으로 실용화가 진행되고 있다. FAME의 문제점으로서는 산화되기 쉽고 저장안정성이 낮은 점을 들 수 있다. 또한, 사용되는 유지원료의 차이에 따라 연료성상이 다르고 원료가 저온에서 굳기 쉬워 중위도 이상의 지역에서는 동절기에 사용할 수 없는 경우도 있는 등 유통면에서 문제가 많아 대규모보급의 방해요인이 되고 있다. - 제2세대 바이오연료기술로서는 다양한 유지원료로부터 안정적인 연료성상으로 변환시키는 것이 주요 과제이며, 현재 바이오매스가스화 합성경유(BTL: Biomass to Liquid)와 수소화 바이오 경유(BHD: Bio Hydrofined Diesel) 2가지 방법이 제안되어 있다. - 최근, 특히 산업계를 중심으로 후자 BHD에 대해 실증되고 있어 리그노셀루로즈로부터의 에탄올변환기술보다도 연료변환기술로서 실용화단계에 가까이 있다. 3. 연구개발 추진상 일본의 과제 - 세계적으로 활성화되고 있는 혁신적인 제2세대 바이오에탄올기술의 대부분은 분자생물학이나 작물영양학이라는 라이프사이언스분야의 의견에 입각해야만 한다. 따라서 지금까지 에너지분야와 이들 분야의 연구자간 교류나 융합이 활발하지 못했던 점을 재검토할 필요가 있다. - 2007년 4월에 설립된 '연구독립법인 바이오연료연구추진협의회'에는 바이오연료에 관한 국내 주요 공적연구기관이 참여하고 있어 앞으로 이들 분야의 융합연구로드맵 커뮤니케이션을 촉구하는 역할을 담당할 것이라 기대하고 있다. |
