바이오매스(Biomass) 에너지, 재생가능한 지역에너지원 주목

바이오매스(Biomass) 에너지,

재생가능한 지역에너지원 주목

 

 

바이오매스는 원래 생태학의 용어로서 생물량 또는 생체량이라고 번역되어 있다.

이것은 살아 있는 동물·식물·미생물의 유기물량(보통 건조중량 또는 탄소량으로 표시)을 의미한다. 따라서 생태학의 용어법에서는 나무의 줄기, 뿌리, 잎 등이 대표적인 바이오매스이며 죽은 유기물인 유기계 폐기물(폐재, 가축의 분뇨 등)은 바이오매스가 아니라고 할 수 있다. 그러나 이와 같은 생태학의 용어법과는 달라서 산업계에서는 유기계 폐기물도 바이오매스에 포함시키는 것이 보통이다.

바이오매스 자원은 재생이 가능하며 또 광역분산형의 자원으로서 지역 에너지원으로서 주목되고 있다. 에너지원으로서의 바이오매스의 장점은 에너지를 저장할 수 있다는 점, 재생이 가능하다는 점, 물과 온도조건만 맞으면 지구 상 어느 곳에서나 얻을 수 있다는 점, 최소의 자본으로 이용기술의 개발이 가능하다는 점, 그리고 원자력의 이용 등과 비교할 때 환경 보전적으로 안전하다는 점 등이다.

한편, 단점으로서는 넓은 면적의 토지가 필요하다는 점, 토지 이용면에서 농업과 경합한다는 점, 자원부존량의 지역차가 크다는 점, 비료, 토양, 물, 그리고 에너지의 투입이 필요하다는 점, 문란하게 개발하면 환경파괴를 초래한다는 점 등을 들을 수 있다. 또 바이오매스의 생산, 수집, 운반, 변환에 관련한 기술적 문제, 경제성과 에너지 균형(투입에너지에 대한 산출에너지의 비율)에 대한 문제도 있다. 이와 같이 바이오매스에너지의 이용·개발은 대단히 많은 문제를 안고 있으며, 또 바이오매스 자원의 부존량은 지역에 따라 큰 차이가 있다. 바이오매스가 지역의 에너지원으로서 얼마나 중요한가를 판단하기 위해서는 이들 문제를 다각적으로 검토할 필요가 있다.

 

 

바이오매스의 연료화

 

바이오매스를 에너지원으로 이용하는 방법에도 여러 가지가 있다. 바이오매스의 직접연소는 바이오매스의 용도 중에서 가장 저위의 것이다. 그러나 오늘날 세계 연간 에너지공급량의 1/6은 바이오매스로부터 얻고 있으며 벌채된 수목의 약 절반이 요리용과 난방용으로 이용되고 있는 것도 사실이다.

고형연료는 가장 오래된 이용방법이지만 연료의 균질성과 에너지 밀도가 높고 취급이 용이하다는 점 등에서 보면 연료의 유체화 쪽이 이점이 많다. 그러기 위해서 여러 가지 전환기술이 개발되어 있는데 가장 보급되어 있는 것이 알코올화(액체화)와 메탄의 생성(가스화)이다. 바이오매스는 다소간의 수분을 포함하며 유기계 폐기물 중에서도 분뇨, 폐액 등은 특히 수분이 많다. 이 수분을 증발시키려면 대량의 에너지가 필요하다. 그러나 메탄의 발효는 물을 포함하는 유기물로부터 연료에 해당되는 부분을 기체의 형태로 농축, 분리할 수가 있기 때문에 분리 그 자체에는 에너지가 필요하지 않다. 또 알코올발효에서는 물보다 비등점이 낮은 알콜올 증류, 분리하기 때문에 물을 증발시키는 것보다는 에너지 절약적이다. 특히 메탄의 생성에는 많은 돈이 필요하지 않으므로 중국에서는 1970년대에 많은 바이오가스 시설을 건설하여 1979년에는 700만개소가 가동되었다고 한다.

 

   

연료화의 대상이 되는 주요 바이오매스 자원

 

세계 각국에서 연료화의 대상이 되는 주요 바이오매스 자원을 들면 다음과 같다.

▲ 목질계(목재, 폐재): 특히 고성장 수종(포플러, 버드나무, 아카시아 등) ▲ 당질계: 사탕수수, 과실폐액 등 ▲ 전분질계: 고구마, 강냉이, 에너지식물, 초본식물, 수생식물, 해조, 조류, 광합성 세균, 유기계 폐기물, 농산 폐기물, 임산 폐기물, 축산 폐기물, 산업 폐기물, 도시 쓰레기 등 이상과 같이 바이오매스와 유기계 폐기물은 거의 모든 부분을 직접 또는 변환하여 연료화할 수가 있다.

 

 

 

폐기물 에너지(Waste Energy)

 

■ 정의

사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물 중 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화기술, 성형고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 및 소각에 의한 열회수기술 등의 가공·처리 방법을 통해 고체 연료, 액체 연료, 가스 연료, 폐열 등을 생산하고 이를 산업생산활동에 필요한 에너지로 이용될 수 있도록 한 재생에너지이다.

 

■ 특징

비교적 단기간 내에 상용화 가능하며 폐기물 자원의 적극적인 에너지자원으로의 활용으로 인류 생존권을 위협하는 폐기물 환경문제의 해소가 가능하다.

 

■ 폐기물 대체에너지의 종류

- 성형고체연료(RDF): 종이, 나무, 플라스틱 등의 가연성 폐기물을 파쇄, 분리, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 제조된 고체연료

- 폐유 정제유: 자동차 폐윤활유 등의 폐유를 이온정제법, 열분해 정제법, 감압증류법 등의 공정으로 정제하여 생산된 재생유

- 플라스틱 열분해 연료유: 플라스틱, 합성수지, 고무, 타이어 등의 고분자 폐기물을 열분해하여 생산되는 청정 연료유

- 폐기물 소각열: 가연성 폐기물 소각열 회수에 의한 스팀생산 및 발전, 시멘트킬른 및 철광석소성로 등의 열원으로 이용

 

■ 이용 현황

각종 소각열 이용, 열분해시스템, RDF제조시스템이 개발되어 있으며 서울, 경기, 부산, 대구 등 484기가 설치되어 운용 중으로 1,760.5천톤의 에너지공급량으로 전체 대체에너지 이용량의 92.7%를 차지하고 있다.

 

■ 기술 현황

- 대형 도시쓰레기 소각장 건설 운용(국내)

- 산업 폐기물 소각장치 상용화(고려소각로)

- 폐프라스틱 열분해 상업화 공정시험 중(LG화학)

- 폐타이어 오일화(한국에너지기술연구원)

- 도시 폐기물 고형연료화 장치개발(기계연, 고려자동차)

- 일본: 수십 기의 상용 유동층 소각로 기술 상용화

- 일본, 독일: 폐타이어, 폐트라스틱처리 기술 상용화

- 미국, 일본, 독일: 고형연료화 기술 개발 상용화

[출처] Special Report - 에너지 종합 보고서 7 : 재생가능한 지역에너지원 바이오매스 (월간 전기산업) |작성자 무지개별