350…NICE, 제29권 제3호, 2011
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최근 화석연료 시대의 에너지 및 환경위기를 극복하고, 동시에 이를 새로운 기회로 전환하여 지속 가능한 성장을 도모하 기 위한 대안으로 바이오매스(Biomass)에 대한 관심이 증가하고 있다. 바이오매스란 생물체로부터 유래한 유기물을 의미 하며, 동식물과 그와 관련된 부산물 및 폐기물 등이 포함된다. 이러한 바이오매스는 물리, 화학 및 생물학적 변환과정을 거 쳐 다양한 형태의 바이오에너지(Bioenergy) 및 바이오소재(Biomaterials)로 사용할 수 있다.
바이오매스의 여러 특징들은 미래 녹색성장을 이끌 차세대 자원으로써의 바이오매스의 가능성을 보여준다. 첫째, 바이오 매스는 자연 생태계 내에서 지속적으로 생산되고 있는 고갈될 염려가 없는 자원이므로 바이오매스로부터 생산된 바이오연 료 및 바이오소재의 지속적인 공급이 가능하다. 현재 전 세계적으로 매년 광합성을 통해 생산되는 바이오매스의 양은 대략 2,200억 ODT(Oven Dry Tones)에 달하는데, 이는 세계 1차 에너지 사용 총량의 10배에 해당되는 수치이다. 물론 이는 단 지 이론적인 수치에 불과하지만, 이 중 극히 일부만이 사용될 수 있다고 하여도, 바이오매스는 석유자원과 달리 지속적인 생산이 가능하여 부존량이 풍부한 바이오매스가 자원의 중심이 되는 시대가 도래할 것으로 예상된다.
둘째, 바이오매스로부터 생산된 바이오연료(Biofuel)는 탄소중립적인 에너지로서 지구온난화로 인한 기후 문제와 석유 자원 고갈로 인한 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있다. 바이오매스는 생성 단계에서 광합성에 의해 CO2를 소모하여 지구 상의 CO2농도를 낮추는데 기여하여 지구 온난화 문제로부터 자유롭기 때문에 현재의 석유 기반의 탄소 경제체제의 문제점 을 해결할 수 있다.
셋째, 바이오매스는 실제로 가까운 미래에 활용될 수 있는 경쟁력이 큰 재생에너지이다. 다른 재생에너지와는 달리, 바이 오매스로부터 생산되는 바이오연료는 다른 재생에너지의 활용이 불가능한 수송 부문에 직접 적용 가능하여 석유 에너지의 직접 대체 효과가 높다. 태양광, 풍력, 수소 등의 재생에너지 또한 전기 또는 수소 자동차로 개발되어 수송 부문에 이용될 수 있지만, 보급 인프라 구축에 많은 비용이 요구된다. 하지만 바이오연료는 현재 차량 연료로 쓰이는 휘발유와 경유 등에 혼합하여 바로 사용할 수 있고 충전소를 따로 마련할 필요가 없기 때문에 수송용 연료로 직접 사용 가능한 경제적인 재생 에너지이다. 국제원자력기구(IEA)에 따르면 바이오연료의 사용량이 2035년에 현재의 4배 이상 증가하고 수송부분 에너지 수요의 8%(현재 3%)를 차지할 것이라고 보고되었다.
또한, 바이오매스로부터 생산되는 바이오소재가 석유화학기반 소재를 대체하는 비율도 점차 증가할 것이다. 바이오매스 로부터 생산할 수 있는 주요 화합물들은 다양한 산업용 방청용품, 합성섬유, 수송 및 산업용 플라스틱, 안전한 식품 첨가물, 의약 및 미용용품 등의 합성에 이용 가능하기 때문에 바이오매스로부터의 바이오소재의 수요 및 보급은 지속적으로 증가할 것이다. McKinsey사 등은 바이오리파이너리(Biorefinery) 기술에 의한 화학제품시장이 2050년경까지 그 시장규모가 지속 적으로 증가하여 약 1.3조 달러가 될 것이라고 예측하고 있다. 이러한 흐름에 뒤쳐지지 않기 위해 Dupont, Shell, BP사 등 의 세계적인 주요 화학회사들은 석유기반에서 지속 가능한 바이오기반 화학 산업으로의 재편을 추진 중이다.
하지만 현재의 바이오매스는 낮은 생산 수율과 엄청난 면적의 경작지를 필요로 하는 것 등 현재의 기술 수준으로는 아직 까지 대량생산이 어려운 실정이다. 우리나라는 국토의 면적이 크지 않아 옥수수나 사탕수수같은 1세대 바이오매스 작물 재 배에 불리하다. 또한 1세대 바이오매스는 경작지 면적을 확대하는 과정에서 식량과의 상충 문제와 지구의 탄산가스 총량을 오히려 증가시킨다는 평가를 받고 있다. 2세대 바이오매스(목질계)는 성장속도가 낮다는 단점과 셀룰로오즈의 분해가 어렵 다는 단점이 있지만 이러한 단점들을 개선하기 위한 연구가 세계적으로 많이 진행되고 있으며 현존하는 양이 많아 대체에 너지원으로서 잠재력이 가장 크다고도 할 수 있겠다. 또한 3세대 바이오매스(미세조류, 거대조류)는 삼면이 바다인 입지 조 건을 활용할 수 있는 장점도 있지만 공장굴뚝같은 탄산가스 배출원으로부터 직접 고정화에 의한 바이오매스 생산이 가능하 기 때문에 현 단계에서 경제성이 더욱 개선된다면 2세대 바이오매스와 함께 실용화가 멀지 않은 자원이라고 볼 수 있다.
양 지 원
KAIST 생명화학과 교수, 교과부 글로벌프론티어 바이오매스연구단 단장 jwyang@kaist.ac.kr
