바이오매스에 주목하라! 친환경 신재생에너지!

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바이오매스에 주목하라! 친환경 신재생에너지!                                빛나는 지식경제/ [A]ttention

2012/12/26 16:47

 

식물들에게 겨울은 죽음의 계절이라고 합니다.

알록달록 화려한 단풍으로 가을의 채색을 뽐내던 식물들은 겨울이면 앙상한 가지만 남긴 채 초라한 모습으로 변해버리기 때문이지요. 나뭇잎들은 낙엽이 되어 거리를 더럽히는 쓰레기로 애물단지 취급을 받습니다.

하지만 낙엽은 쓰레기로 그냥 버려지지 않습니다.

환경미화원 등에 의해 모아진 낙엽들은 퇴비와 정화조 살충제 등으로 활용된다고 합니다. 이뿐만이 아닙니다. 식물은 고무 원료나, 천연가스, 자동차 연료 등 산업자원으로서도 그 가치를 크게 인정받고 있습니다. 단순 식품이나 관상용에 그치는 줄로만 알았던 식물이 이렇게 광범위하게 활용되다니! 깜짝 놀라셨죠? 이처럼 나무, 풀, 열매, 잎, 뿌리 등 광합성에 의해 생성되는 다양한 식물 자원을 '바이오매스(Biomass)'라고 부릅니다.

원래 바이오매스는 생태학 용어로 살아 있는 동·식물 및 미생물의 유기물과 중량을 의미합니다.

하지만 신재생에너지가 부각되면서 지금은 식물, 농·임업 부산물, 음식 쓰레기, 축산 분뇨 등을 모두 바이오매스 자원으로 부르고 있습니다. 모닥불을 피울 때 마른 잎을 이용하거나 장작불을 때어 방을 따뜻하게 덥히고 밥을 짓는 것은 바이오매스를 직접 활용하는 것으로 우리 주변에서 흔히 볼 수 있습니다. 그러나 여기서 한 단계 더 나아가 바이오매스를 열분해하거나 발효시키면 천연가스의 주성분인 메테인, 에탄올, 수소 등의 에너지를 얻을 수 있는데, 이는 석유를 대체할 훌륭한 바이오 에너지가 됩니다.

지난 1978년 제2차 오일쇼크가 일어나자 브라질‧미국‧유럽 등 세계 각국에서는 바이오 에너지를 산업 자원으로 활용하기 위한 연구를 활발히 진행했습니다. 바이오매스 자원이 풍부한 브라질은 사탕수수와 뿌리식물의 일종인 카사바에서 에탄올을 추출해 자동차 연료로 사용하는 등 바이오매스 에너지를 꾸준히 상용화해왔는데요, 지금은 국가 전체에서 소비되는 자동차 연료의 약 40%를 에탄올로 충당하고 있다고 합니다. 또한 미국은 켈프라 불리는 거대한 다시마의 일종인 해초에서 메테인을 추출하는 연구를 진행 중이며, 스웨덴 등 북유럽 국가에서는 바이오매스 주유소까지 등장했다고 합니다.

지구에서 1년간 생산되는 바이오매스의 총량은 놀랍게도 석유의 전체 매장량과 비슷하다고 합니다. 게다가 바이오매스는 지속적으로 생산가능하기 때문에 고갈될 염려도 없습니다. 만약 바이오매스 에너지를 추출하는 방법이 더욱 발전해 상용화 단계에 이르게 된다면 우리는 이 에너지원을 앞으로 무한정 사용할 수 있을 것입니다. 그렇게 되면 전기료나 기름 값도 크게 내려가겠죠?

바이오매스는 지구 온난화 문제를 해결할 수 있는 중요한 자원이기도 합니다.

바이오매스는 생산과 소비 과정에서 이산화탄소를 흡수합니다. 이런 바이오매스에서 만들어진 에너지는 이산화탄소 배출을 최대한 낮춰 환경오염을 억제합니다. 실제로 지난 2009년 9월 미국의 컬럼비아 대학교에서는 바이오매스를 가스로 전환하는 데 이산화탄소가 가장 효율적이라는 연구 결과를 내놓았습니다. 이 실험에는 석탄과 함께 해변의 잡초, 소나무 잎, 고형 폐기물 등의 바이오매스와 질소, 수증기, 이산화탄소 혼합가스가 사용되었는데요, 실험 결과 바이오매스를 휘발성 제품으로 전환하는 촉매로 이산화탄소 혼합가스가 가장 높은 효율을 보인 것으로 나타났습니다. 연구진은 순수한 이산화탄소만을 사용했다면 훨씬 좋은 결과를 얻었을 것이라는 말을 덧붙였습니다. 만약 세계적인 규모로 바이오매스를 전환하는 데 이산화탄소를 사용한다면 연간 수천 메가톤의 이산화탄소를 처리할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이밖에도 바이오매스는 바이오 디젤, 바이오 에테르 등 바이오 연료와 바이오 소재로도 활용될 수 있기 때문에 자동차 연료나 합성섬유 및 플라스틱 등 석유 기반의 화학소재를 대체할 수 있습니다. 이렇듯 유용성이 큰 바이오매스에도 치명적인 단점이 있습니다. 그것은 에너지로 사용 가능한 규모의 바이오매스를 얻으려면 넓은 면적의 토지와 농작물이 필요하다는 점입니다. 현재 지구는 온난화로 인한 기상 이변과 경작지 감소로 농작물 생산량은 점점 줄어들고 있는 데 반해 중국과 인도 등 급속한 경제성장을 이룬 개발도상국의 곡물자원 수요는 증가하고 있습니다. 이 때문에 자연을 훼손하면서 재배 면적을 확대하는 경우도 있는데, 이러한 산림훼손은 오히려 이산화탄소 발생 가중과 환경파괴라는 부정적인 영향을 가져옵니다.

우리나라의 차세대 바이오매스 연구단 단장 양지원 교수는 바이오매스를 1세대 곡물, 2세대 목재, 3세대 해조류로 구분할 수 있다고 설명합니다. 산이 많은 우리나라에서 가장 많이 확보되는 바이오매스는 2세대인 목재로 그 추정량은 약 5억 톤에 달한다고 합니다. 하지만 목재에서 온전한 바이오매스 원료를 얻으려면 복잡한 처리 공정과 적지 않은 비용이 소요되기 때문에 지금까지 경제적으로 활용되지 못했습니다.

반면 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 입지적 특성상 바이오매스로 활용할 수 있는 자원들이 무궁무진합니다. 3세대 바이오매스인 해조류는 환경파괴 위험이 적고 활용가치도 높아 최근 바이오매스 핵심 자원으로 주목받고 있습니다. 이들 해조류는 생장속도가 빨라 바이오매스 생산성이 높고, 지질성분이 다량 함유돼 있어 바이오 디젤과 바이오 에탄올로 전환하기도 쉽습니다. 특히 미세조류는 곡물 자원보다 태양 에너지 이용 효율이 25배 높으며 이산화탄소 흡수 및 순환 능력도 15배 가량 뛰어납니다. 미세조류는 배양조건에 따라 지질성분을 최대 70%까지 축적할 수 있기 때문에 이를 잘 이용하면 식물보다 50~100배 높은 지질 생산량을 얻을 수 있습니다.

지금 우리나라에선 미세조류에서 바이오 원료를 추출하기 위한 경제적이고 친환경적인 기술을 꾸준히 개발하고 있습니다. 양지원 교수는 연구가 마무리되는 2019년이면 현재 리터당 4달러 선인 바이오 연료의 가격을 1/8 수준까지 낮출 수 있을 것으로 전망했습니다.

지금까지 친환경 재생에너지 바이오매스에 대해 알아봤습니다. 사실 바이오매스 에너지가 석유나 도시가스처럼 생활 에너지로 자리 잡기까지는 아직 갈 길이 멉니다. 바이오매스가 아무리 무한정 활용이 가능한 자원이라 해도 그로 인한 자연 훼손과 또 다른 문제점들은 분명히 간과해선 안 될 부분입니다. 발전하는 바이오매스 에너지 기술만큼 우리의 자연보호와 보존에 대한 관심이 필요합니다. 자연을 최대한 지키고 이를 온전한 상태로 후손에게 물려줘야 하는 것이 어쩌면 우리 세대가 짊어진 가장 중요한 사명이라고 할 수 있기 때문입니다.