[특별기획(V)] 바이오디젤 품질관리 및 활성화방안

(1)

바이오디젤 보급현황 1) BD20의 시범보급

바이오디젤의 공급방안 검토는 2001년 10월 8일 환 경부에서 2002년 월드컵을 대비하여 대기질 개선을 위해 최초로 검토되었다. 당시 월드컵 시기에 디젤차 량의 경우 초저황경유(현재의 30mg/kg 이하 경유) 를 사용하기로 결정하였고, 초저황경유의 윤활성 문 제가 대두되어 이를 해결하는 방안으로서, 또한 바이 오디젤은 경유 대비 대기오염 효과가 좋은 것으로 알 려져 초저황경유에 바이오디젤(BD) 5~10%를 첨가 하는 것을 검토하기로 하였다.

이에 따라 BD의 보급확대 방안으로서 디젤차량 배

출가스 분석, 보급 확대 방안의 문제점 및 대책을 2002년 1월 14일 심도있게 검토하였다. 당시 디젤차 량 배출가스 결과는 ① BD 20~30% 혼합 시 대기오 염물질 저감효과가 우수하고[그림 1], ② 원료(현미 유, 폐식용유, 대두유)에 따라 저감효과에 다소 차이 가 있는 것으로 나타났다[표 1].

보급 확대방안의 문제점으로는 ① 주유소에서 판매 가 가능하여야 하나 당시 법규(석유사업법)로는 BD 를 혼합하여 공급·판매하는 것이 불가(유사석유제품 에 해당)하여 대기환경보전법상 첨가제로 승인을 받 아 청소차량 등에 BD 20%를 혼합·사용(인근 주유 소에서 차량연료탱크에 경유 약 80% 주유 후 BD를 신 성 철

한국석유품질관리원 연구센터, [email protected]

20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60

CO THC

PM Nox

0 20 30 50 100

혼합비율(%) 매연

저감효과(%)

그림 1. BD 혼합비율별 배출가스 저감효과(출처 : 국립환경과학원).

CO -17% -15% -20% -17% -24% -8% -10% -14%

HC -15% -11% -20% -15% -22% -13% -2% -11%

NO

x

+4% +2% +3% +3% +10% +11% +15% +12%

PM -20% -18% -17% -18% -25% -14% -10% -16%

매연 -16% -9% -18% -14% -50% -55% -50% -52%

(출처 : 국립환경과학원)

표 1. 경유 대비 BD 사용시 배출가스 저감효과

항목 BD 20~30% BD 100

현미유 폐식용유 대두유 평균 현미유 폐식용유 대두유 평균

(2)

20% 주입)하는 것, ② BD 가격이 600~660원/L으 로 경유가격(주유소 560~570원/L, 대형소비처 480 원/L)보다 높아 판매에 애로가 있다는 것이 부각되었 다. 이에 따라 BD를 주유소에서 판매할 수 있도록 산 업자원부에 협조 요청을 하고 석유사업법 개정 이전 까지는 대기환경보전법상 첨가제로 사용자가 혼합하 여 사용(지자체 청소차량 등)할 수 있도록 하는 조치 를 취하기로 하였다.

2002년 5월 25일 산자부는 환경부의 BD 보급 요청 을 수용하여 BD20을 판매 사용할 수 있도록 하는 조 치로서「석유사업법시행령」제30조 제2호(바이오디젤 을 에너지 이용효율향상을 위하여 이용보급을 확대할 필요가 있다고 인정)에 근거하여 바이오디젤 시범보 급사업에 관한 고시(산업자원부고시 제2002-54호)를 제정하여 BD20을 합법적으로 사용할 수 있도록 하였 다. 당시 보급대상은「수도권매립지관리공사의 설립

및 운영 등에 관한 법률」제2조에서 규정한 ‘수도권매 립지’에 출입하는 청소차량 또는 폐기물처리차량으로 한정하였고, BD100과 BD20의 품질은 환경부에서 제 안한 품질기준으로서 설정하였다.

바이오디젤의 시범보급사업은 바이오디젤 생산업 자 및 지자체의 BD 사용요청 등에 따라 확대 보급 실 시되었고, 이에 따라 관련고시가 2002년 12월 1일부 터 4차례 개정되었다[표 2]. 현재의 바이오디젤 품질 기준으로 품질을 강화한 것은 2005년 5월 25일 산자 부고시 제2005-55호에 의해서이다.

2) 바이오디젤 상용화

바이오디젤의 상용화(BD5(경유), BD20(바이오디 젤 혼합연료유)의 판매)는「석유사업법」 의 전면 개정 (법률 제명「석유 및 석유대체연료 사업법」 으로 개정 포함)에 따라 2006년 1월 1일부터 시행되었다. 법률

과세체계 비과세 ← ← ← ←

혼합주체 주유소/생산업자 ← ← ← BD 생산업자

BD 순도 95% 이상 ← ← 96.5% 이상 ←

혼합비율 20% ← ← 20±3% ←

대상지역 수도권매립지 수도권, 전북 ← 수도권, 전남북 전국

대상차량 청소차량

전 경유차량 ← 경유차량(버스,

폐기물처리차량 트럭, 건설기계) ←

보급기간 ’02.5.25~’04.5.24 ← ’02.5.25~’05.5.24 ’02.5.25~’05.12.31 ’06.1.1~’06.6.30

지정주유소 정유사별 1개 정유사별

← 시범보급지역내 석유대체연료

읍면동 1개 주유소 판매주유소

품질검사 주유소 : 1회/월↑ ← ← 생산업자:1회/월↑

주유소:수시 ←

검사기관 석유품질관리원

← ← 석유품질관리원 ←

국립환경과학원

생산업자 의무 ← ← ← ←

보험가입

품질기준 강화

기타 (FAME, 금속분,

산화안정도 등) 표 2. 관련고시 변경 내용

제2002-54호 제2002-109호 제2004-57호 제2005-55호 제2005-122호 (’02.5.25) (’02.12.1) (’04.5.25) (’05.5.25) (’05.12.30)

(3)

의 개정 배경은 다양하게 개발되고 있는 석유대체연 료의 품질기준과 제조·판매업 시설기준을 정하여 품 질을 적정하게 유지하고 유통질서를 확립하는 것이었 으며, 주요내용은 석유대체연료 개념의 명확화, 품질 기준 마련 및 품질검사, 석유대체연료 제조·수출입 업·판매업의 등록과 품질위반의 경우 과징금 부과 등을 골자로 하고 있다.

이러한 법률 시행에 따라 바이오디젤은 BD5(경유) 의 경우 정유사가 제조하여 기존 석유제품의 유통망 을 통해 보급하고 BD20은 BD생산자가 제조하여 자 가정비시설과 자가용 주유취급소를 갖춘 관리가 가능 한 사업장(버스 트럭 건설기계)에 보급하는 시스템으

로 갖추게 되었다[표 3][그림 2].

또한 세금의 경우도 이용 및 보급 확대 연료의 인정 에 관한 고시에 의거 BD5(경유)는 혼합되는 BD량 (현재 0.5%), 신규로 비과세가 적용되고 BD20은 시 범고시부터 계속 BD혼입량(20%)에 대해 면세가 적 용되고 있다.

바이오디젤 품질관리체계

1) 바이오디젤 제조·수출입업자 등록요건

바이오디젤의 제조·수출입업 사업을 하고자 하는 자는 ① 사업계획서(BD 제조 저장시설의 현황 등)

② 법인 등기부등본 ③ 당해 바이오디젤의 품질시험 서 등 3종의 서류를 첨부하여 산자부장관에게 제출하 여야 한다. 이 가운데 ③의 품질시험서는 생산·수입 하고자 하는 바이오디젤이 산자부 고시 제2006-38호 에 의거한 성분분석 및 성능평가에 합격된 결과라는 것을 나타내는 서류에 해당한다.

성분분석 및 성능평가 기준은 다음과 같다.

1. 성분분석 : BD100 및 BD20의 품질기준에 적합하 여야 함.

2. 성능평가 : [표 4]의 성능평가 기준에 적합하여야 함.

제도방식 석대법 적용 석대법 적용(’06. 6까지 시범보급사업 고시 적용) 혼합주체 정유사/수입사 BD 생산업자

혼합비율 5 이하 20±3

(부피%)

대상지역 전국 전국

관리가 가능한 버스·

대상차량 전 차량 트럭·건설기계

(’06. 6까지 전 차량, 단 버스·트럭 우선 사용 권고) 표 3. 바이오디젤 보급시스템

구분 경유(BD5) BD20

그림 2. 바이오디젤 유통체계.

(4)

2) 바이오디젤 품질검사체계

석유대체연료인 바이오디젤의 품질검사체계는 1983년부터 검사가 실시되어 온 석유제품의 품질검사 체계와 거의 동일하다. [표 5]에 바이오디젤의 품질검 사체계를 나타내었다.

국내 바이오디젤 활성화방안 1) BD100 품질기준 강화

현행 바이오디젤 원액(BD100)의 품질기준은 2005 년 BD워킹그룹(3회), 공청회(1회) 등을 통하여 유럽 규격인 EN14214 규격을 바탕으로 국내 현황(원료가

엔진동력계 출력

²⁾

ECER85

CO 0.74 g/km 이하 ECE-15 및 EUDC모드

배출

¹⁾

HC 0.46 g/km 이하 〃 제작차배출허용 기준(’06.1.1이후)에

차대동력계 가스 NO

x

0.39 g/km 이하 〃 만족한 중형 승용·화물자동차

PM 0.06 g/km 이하 〃 (RW>1,760 kg)적용

³⁾

매연 10% 이하 〃

연료소비율

²⁾

CVS-75 km/ℓ

주: 1) 자동차용경유와 비교하여 NO

_x

는 5% 이상 증가되지 않아야 하며, 총량은 감소하여야 한다.

2) 자동차용경유와 비교하여 3% 이상 저하되지 않아야 한다.

3) 준비되지 않은 경우 대기환경보전법의 2002년 7월 1일 이후 제작차 배출허용 기준을 따른다.

표 4. 성능평가 기준

평가항목 기준 시험방법 비고

검사기관 –품질검사기관(산자부장관 지정) –석유품질관리원

(산자부장관 → 시도지사 → 관리원)

검사대상 –BD100 –BD20

(경유：BD5) (경유：BD5)

대체연료 –BD20 –BD100

–산자부장관이 정한 품질기준에 적합하게 생산 –생산, 수입, 유통단계에서 유사 석유제품 또는

검사목적 (수입하는지 여부 확인) 품질부적합 제품의 판매, 인도, 저장, 운송 또는

보관 여부 확인

–품질기준 적합：합격 –품질기준 적합：정상

검사결과 판정

–품질기준 부적합：불합격 –품질기준 부적합：품질부적합

–유사석유제품 해당：유사석유제품 –생산단계(생산공장, 공장밖의 저장 시설) –생산단계(생산공장, 공장밖의 저장시설) 검사대상업소

–수입단계(저장시설) –수입단계(저장시설)

–유통단계(주유소, 석유대체연료 주유소 등) –생산공장：월 1회 이상

검사 주기 –공장 밖의 저장시설：분기 1회 이상 –관리원 계획에 따라 수시검사 실시 –수입제품：국내 판매 또는 인도 전

검사결과보고

–산자부장관(수검업소) –시군구청장(수검업소)(유통단계)

(통보) –산자부장관(수검업소)(생산수입단계)

행정처분 –산자부장관 –시군구청장(유통단계)

–산자부장관(생산수입단계) 표 5. 바이오디젤 품질검사체계

구분 제31조 제3항 검사(제25조 제1항 검사) 제31조 제4항 검사(제25조 제2항 검사)

(5)

지방산메틸에스테르 함유량

96.5 이상 96.5 이상 – – 96.5 이상

(무게%)

인화점(PMCC)(℃) 120 이상 120 이상 130 이상 130 이상 120 이상 동점도(40℃, mm

²

/s) 1.9 이상 3.50 이상

1.9~6.0 1.9~6.0 3.5~5.0 5.0 이하 5.00 이하

잔류탄소분(무게%) 0.1 이하 – 0.050 이하 0.050 이하 –

황분(mg/kg) 10 이하 10.0 이하 15 이하 500 이하 10 이하

회분(무게%) 0.01 이하 – – – –

동판부식(50℃, 3h) 1 이하 1 이하 3 이하 3 이하 1 이하

밀도@15℃(kg/m

³

) 860 이상 860 이상

– – 860~900

900 이하 900 이하

물과 침전물부피(%) 0.05 이하 – 0.050 이하 0.050 이하 –

전산가(mg KOH/g) 0.50 이하 0.50 이하 0.80 이하 0.80 이하 0.5 이하 총글리세린(무게%) 0.24 이하 0.25 이하 0.240 이하 0.240 이하 0.25 이하

산화안정도(110℃, h) 6 이상 6.0 이상 – – –

메탄올(무게%) 0.2 이하 0.20 이하 – – 0.20 이하

알카리금속 금속(Na+K) 5 이하 5.0 이하 – – 5 이하

(mg/kg) 금속(Ca+Mg) 5 이하 5.0 이하 – – 5 이하

인(mg/kg) 10 이하 10.0 이하 10 이하 10 이하 10 이하

10% 잔유 중 잔류탄소분

– 0.30 이하 – – 0.30 이하

(무게%)

세탄가 – 51 이상 47 이상 47 이상 –

황산회분(무게%) – 0.02 이하 0.020 이하 0.020 이하 0.02 이하

수분(mg/kg) – 500 이하 – – 500 이하

고형불순물(mg/kg) – 24 이하 – – 24 이하

요오드가(gr iodine/100gr) – 120 이하 – – 120 이하

리놀렌산 ME(무게%) – 12.0 이하 – – 12.0 이하

다불포화지방산 ME

(≥4 이중결합)(무게%) – 1 이하 – – 1 이하

모노그리세라이드(무게%) – 0.80 이하 – – 0.80 이하

디글리세라이드(무게%) – 0.20 이하 – – 0.20 이하

트리글리세라이드(무게%) – 0.20 이하 – – 0.20 이하

유리글리세린(무게%) – 0.02 이하 0.020 이하 0.020 이하 0.02 이하

담점(℃) – – 보고 보고 –

90% 유출온도(℃) – – 360 이하 360 이하 –

세탄지수 – – – – 51 이상

표 6. 국가별 품질기준(BD100)

품질기준

항목 한국 유럽 미국(ASTMD 6751) 일본

(석대법) (EN14214) S15 S500 규격(안)

(6)

대두유 또는 폐식용유)을 고려하여 품질기준을 설정 한 것[표 6]으로서 근본적으로 유럽(유채유)과 비교 하여 품질이 열악한 실정이다.

특히 바이오디젤에서 가장 중요시되고 있는 저온유 동성(필터막힘점 : 유채유 -8℃, 대두유 -2℃, 폐식용 유 0℃)과 산화특성(산화안정도)에서 국내 BD가 유 럽 BD에 비해 낮은 수준을 보이고 있으며, 품질기준 의 경우도 유럽규격에 비해 많은 항목이 누락되어 있 는 상황이다.

이 때문에 자동차업계는 품질기준을 유럽수준으로 상향조정하여 국내 바이오디젤의 품질수준을 향상시 킬 것을 주문하고 있으며, 이와 같은 낮은 품질수준이 앞으로의 바이오디젤 보급활성화에 장애로서 작용되 고 있는 상황이다. 이에 따라 2006~2007년의 몇차례 BD워킹그룹(바이오디젤업계, 자동차업계, 정유사, 연 구소, 품질관리원으로 구성)에서 바이오디젤 연료를 유채유로 제한하기 위한 항목(요오드가, 리놀렌산 ME, 다불포화지방산 ME)을 제외하고는 국내

BD100 품질기준을 유럽 품질기준(EN14214)으로 강 화하기로 결정하였다[표 7].

2) BD20 사용조건 및 사용처 확대

BD20은 문제 발생시 즉시 대응이 가능하도록 자체 정비·주유시설 등을 갖춘 사업장의 버스, 트럭 및 건 설기계에만 보급을 허용하고 있으나 이를 완화하여 차량정비는 외부정비업체와 위탁한 경우도 허용하고 지자체 및 공공기관의 청소차량도 BD20을 사용할 수 있는 방안을 계획하고 있다.

또한 “대두 바이오디젤 혼합연료(BD20)의 기관차 연료로 적용연구”(에기연 수행) 결과에 따라 선박, 기 관차, 보일러 등에도 사용을 확대하는 것을 검토하고 있다.

이상 여러 가지 활성화방안이 계획대로 실시된다면, 향후 바이오디젤 보급은 현재보다도 더욱 확대되어 신재생에너지를 도입·확대하려는 정부 시책에도 크 게 기여할 것으로 기대되고 있다.

필터막힘점(℃) 0 이하 (삭제) BD제조 원료별, 함량별 성분분석 및 성능평가

(저온시동성, 배출가스 등) 연구 결과에 따라 확정 물과 침전물(부피%) 0.05 이하 삭제 “수분”및“고형불순물”로 세분화