바이오 연료 이야기

바이오 연료 (Bio Fuel)는 식물체를 연료로 변형시켜 자동차, 비행기 철도 등의 운송기관의 연료 또는 일반 난방유의 용도로 사용하는 것을 말한다.

 

바이오 연료는 크게 두가지로 나눈다. 식물기름을 변형한 바이오 디젤과 사탕수수 옥수수 등을 발효시켜 나온  바이오알콜을 연료로 쓰는 것이다.

 

바이오 디젤은 유럽에서 널리 사용되고 있다.  식물기름을 메타놀과 섞어 반응시키면 에스테르화 (transesterification)를 통하여 바이오 디젤과 글리세롤이 생성된다.  글리세롤은 비중 차이를 이용 분리하여 다른 용도로 사용하고 바이오 디젤은 직접 자동차나 비행기 디젤 기관의 연료로 사용할 수 있다.

 

바이오 알콜은 사탕수수, 옥수수 등의 탄수화물(전분이나 설탕성분)을 발효시켜 알콜을  생산하는 것이다. 일반 술의 성분과 같은 에타놀이나 경우에 따라 다른 알콜 종류인 부타놀이나 프로파놀을 생산하게 된다.  사탕수수가 풍부한 브라질에서 원유 수입을 대체하기 위해 본격적으로 이용되고 있다.  바이오 알콜은 가솔린 엔진의 연료로 사용될 수 있다.

 

바이오 연료는 두가지 장점을 가진다. 우선 화석연료와 달리 식물체를 통하여 다시 탄소가 순환되는 것이므로 공기 중의 이산화탄소 농도를 높이지 아니한다는 것이다. 바이오디젤의 경우 일반 석유로 나온 디젤과 비교하여 스모그를 만드는 하이드로카본의 생성이 훨씬 적다. 바이오 알콜도 매연의 발생량이 줄어든다.

 

작년 유가의 급격한 상승으로 바이오 연료에 대한 관심이 높아졌다. 다만 바이오 연료의 개발과 함께 부작용도 나타났다. 즉 옥수수, 콩, 유채기름 등 바이오 연료의 원료로 사용할 수 있는 작물의 가격이 상승한 것이다.  그런데 이러한 식용 작물가의 상승은 빈곤국의 식량문제를 더 어렵게 만든다는 비판을 가져온게 된 것이다.

 

그래서 최근에 옥수수, 콩, 유채기름 등 식용작물을 이용한 바이오 연료의 생산은 하지 말자는 방향으로 진행되고 있다.  다만 식용이 가능한 작물중 사탕수수와 야자나무 기름(palm oil)에 대해서는 일부 바이오 연료로 계속 사용될 것이다. 

 

브라질의 경우 사탕수수를 재배할 땅이 상당히 많이 남아 있다. 그런데 과거 사탕수수가 풍작이면 오히려 설탕의 가격이 폭락하여 농민이 손해를 본 적이 있다.  그래서 브라질의 경우 사탕수수를 이용한 바이오 알콜의 생산을 계속할 것이다.

 

야자나무 기름의 경우 식용으로 쓸 경우 가장 싼 기름이다.  현재 우리나라에서 우지 대신 라면 생산에 일부 사용되고 있다. 비누를 만드는 등 산업용으로 많이 사용되고 있어 식용이라기 보다는 산업용 용도가  더 높아 바이오 디젤의 원료로 계속 사용될 것이다.

 

그런데 바이오 알콜의 경우 두가지 단점을 가진다. 첫째 부식성이 강하여 엔진의 고무 패킹이나 해상에서 연료탱크로 쓰는 유리섬유도 부식시킬 수 있다. 두번째 단위 부피당 에너지가 작아 연료탱크가 더 커야 된다. 

 

바이오디젤의 경우는 최근 항공유로의 적용도 많이 연구되고 있다.  유럽에서 바이오 알콜 보다는 주로 바이오 디젤이 사용되고 있다.

 

현재 바이오 디젤을 생산하는 원료로 폐 식용유를 재생하거나 야자나무 오일, 그리고 자트로파라 하여 아열대에서 자라는 나무로부터 피자마 기름 비슷한 것을 추출하여 사용하는 것이 주로 연구되고 있다.

 

자트로파는 한번 심으면 30년 정도 수확이 가능한 관목 수종으로 추위에 약하기 때문에 아열대 지방에서만 자란다.  그 씨에서 기름을 짜는데 독성이 있어 식용으로는 사용하지 못한다. 단점은 열매가 단단하지 아니하기 때문에 기계로 수확하지 못하고 사람이 직접 수확해야 되는 것이다.

 

멀리 보아서는 조류(Algae)를 이용하는 방법과 각종 짚을 분해하여 바이오 연료를 생산하는 것이 연구되고 있다. 그러나 양쪽 다 아직은 기술적인 문제로 그 실용화에 10년 이상 걸릴 것으로 보인다. 특히 조류를 배양하는 것은 물이 풍부해야 된다는 선행 조건도 필요하다.

 

지금 바이오 연료를 사용하는 것은 화석연료에 대한 의존을 줄이기 위한 그린에너지 흐름과 관련하여 우리나라에서도 심각하게 추진하여야 할 것이다.

 

실제 우리나라에서 많은 기업들이 바이오 연료 생산에 대한 준비를 하다가 작년후반에 유가가 급격히 떨어지면서 가격 경쟁력 문제로 타격을 입었다.

 

향후 유가 상승과 이산화탄소 배출권 관련하여 우리나라도 바이오 연료 생산에 대한 장기적인 육성책을 준비하면서 조류나 짚을 분해하여 바이오 연료를 생산하는 기술의 연구개발에도 노력하여야 할 것이다.