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1 개요
에너지 자원으로 쓰이기 위해 곡물을 발효시켜 얻는 에탄올.
녹말을 가진 작물을 통한 발효로 얻는 것이기 때문에 에탄올의 순도가 높고, 연소 시 석유와 달리 이산화항이나 금속산화물등의 다른 부산물이 나오지 않는다. 시추과정에서 사고와 환경오염 문제 등이 생길 수 있는 석유에 비해 깨끗하고, 휘발유와 섞어서 사용이 가능하다. 환경문제에서 상대적으로 자유롭다는 이유로 각광받고 있기도 하다. 생산과정은 말 그대로 알코올 발효. 그러니까 술 생산과 같다.
100%만으로도 자동차의 연료로 쓸수 있으나 배관 부식이나 섭씨 11도 이하의 추위에서 시동 불량 같은 문제들로 전용 설비로 개조한 차량만 가능하여 대부분의 국가가 물을 소량 첨가 시킨 뒤 휘발유에 섞어 혼합 연료로 사용한다.
2 한계
2.1 환경파괴
이산화탄소의 절감 효과가 크지 않다. 이론적으로 식물에서 얻은 에탄올은 성장과정에 흡수한 이산화탄소로 만들어지므로 자체적으론 '탄소중립'적으로 화석연료처럼 매장되어 있던 추가적인 이산화탄소를 만들지 않는 것처럼 보이지만 실제로는 원료 재배와 생성 과정에서 직간접적인 온실 가스 배출이 상당한 경우도 많다. 특히 개간을 위한 산림 파괴와 화학비료[1]등이 사용되는 옥수수 같은 곡물류 원료의 1세대 바이오 에탄올은 감축량 이상의 이산화 탄소를 내뿜는다. 그나마 2세대 목질계 원료나 3세대 해조류는 좀 더 나은 편.
이런 문제점으로 유럽연합이나 미국에서 바이오 에너지로 인정하는 연료는 같은 열량의 화석 에너지에 비해 온실가스를 35% 이상 덜 방출하는 경우에 제한한다.
2.2 낮은 생산효율
바이오 에탄올을 추출하기 위해 알코올 발효 과정을 거치는데 원료 대비 알코올 추출량이 낮다. 전분함량이 높은 1세대 곡물류 원료 조차 알코올 전환 효율이 40%대 정도이고 2세대 목질계 원료나 3세대 해조류의 경우 20% 대로 추락한다.
2.3 식량 대 연료
2006년부터 원자재 폭등과 유가 상승으로 이를 대체 하기위한 바이오 연료 붐이 일면서 미국과 여러 대규모 곡물 생산국가에서 곡물 소비량이 증가하면서 전세계적인 애그플레이션(곡물 수요 증가로 인한 가격 상승으로 촉발된 대규모 물가 상승 현상)[2][3]으로 당시 아프리카와 아시아 저소득 국가 30여개국에서 식량폭동이 발생했다. 때문에 식량 대 연료라는 논란을 불러 일으켰다.
간단하게 말하자면, 2008년 미국의 130개 바이오 에탄올 공장들이 구매한 곡물의 양은 8000만 톤이고, 79억 갤런의 바이오 에탄올을 생산했다. 이는 전세계 바이오 에탄올 생산량의 1/10이었다. 여기에 소비된 8000만톤의 곡물은 한국 기준 연간 곡물 소비량의 8배에 해당한다.
에너지 효율이 안 좋은 식량 자원이 에너지 자원으로 가용되면서 연쇄효과로 물가상승이 일어난다.
단적으로 미국의 예를 들면, 미국에서 가장 많이 사용되는 작물중 하나는 옥수수이다. 이 옥수수 가격이 2008년 기준으로 60%가 상승했다. 그런데 이 옥수수는 식용 외에도 콘시럽을 포함한 부가재료로 사용되며, 무엇보다도 가축용 사료로 들어간다. 즉, 사료용 옥수수의 생산량 감소는 옥수수 가격의 증가로 이어지고, 당연히 이것은 유제품과 육류가격 등의 상승으로 연속된다. 그리고 바이오 에탄올로 전용되는 옥수수 가격이 상승하자, 다른 작물을 재배하던 농가도 옥수수를 재배하게 된다. 단적으로 이 과정에서 미국내 콩 생산량은 15%가 감소했고, 국제 콩가격은 2배가 되었다.
이런 식의 식료품 가격 상승은 물가상승의 배경이 된다. 이 문제의 핵심은, 에너지용으로 전환된 옥수수가 식량자원으로 있을 때보다 더 낮은 가치를 생산한다는데 있다.
이 때문에 2008년 가디언 지는 국제 곡물값 상승의 75%는 바이오 연료 때문이라고 보도했다. 위에서는 투기자본의 이야기만 나왔지만, 미국내 옥수수의 1/3, 유럽내 식물성 기름의 절반이 바이오 에탄올로 전용되면서 발생한 물가 상승분은 투기 자본이 빠진다고 해도 지속될 수 밖에 없다.
3 원료
3.1 1세대 곡물류 원료
식물의 전분과 탄수화물을 이용하여 에탄올을 생산. 2013년 현재까지 바이오 에탄올 생산의 주류로 전세계 생산량의 90%가까이 이 원료로 생산된다. 옥수수나 곡류, 카사바등을 사용한다. 가장 큰 문제는 위에서 언급한 것 처럼 재배, 생산 과정에서의 환경 파괴와 식량 자원을 연료로 소모해야 한다는 것. 결국 대규모 농업 국가인 미국, 브라질, 중국 같은 나라들이 현재 주요 생산국이다.
3.2 2세대 목질계 원료
식물의 대부분을 차지하며 식용이 아닌 목질부나 셀룰로오스를 원료로 에탄올을 생산. 볏집이나 잡초, 관목류등 좀 더 다양한 원료를 사용 가능하고 식량 자원의 낭비가 없다. 그러나 어느 정도 대규모 경작지가 필요한 것은 마찬가지 이며 생산 효율이 낮아 상업적인 생산이 이제 막 시작하는 단계. 한국은 기술 개발하고 있는 정도다.
3.3 3세대 해조류 원료
육상 식물에 비해 빠른 성장 속도를 가진 해조류를 원료로 이용하는 방법. 그리고 한국의 현실에서 마지막 희망. 육지의 대규모 경작지를 필요치 않으며 해조류는 비식용 작물도 활용 가능하고 성장 속도가 빨라 연 4~6모작을 통해 대규모 양식이 가능하며 이산화탄소 포집량이 곡물에 비해 3~7배에 달할 정도로 많다.
다만 아직 연구 단계로 실용화 되려면 원료대량수급등의 경제성 측면에서 검토되어야 할 부분이 남아있다. 2013년 6월에 고흥군에서 해조류 바이오에탄올 생산 실증공장이 준공되었다. 파일럿플랜트[4]로 '꼬시래기' 같은 홍조류 등을 활용하여 연 120만 리터 생산하는 규모. 향후 실용화 되면 연간 1억 리터 규모로 시장공략규모에 해당함.
4 현황
최대 생산국은 미국으로 옥수수를 활용하여 2011년 기준 13.9억 갤런(52.6억 리터)을 생산 전세계 생산량의 62%를 차지 한다. 브라질은 생산량 2위로 사탕수수를 주로 활용하며 2011년 기준 5.5억 갤런(20.8억 리터)을 생산했다. 브라질은 가장 널리 바이오 에탄올을 활용하는 나라로 60년대 부터 사탕수수를 이용한 바이오 에탄올을 이용해 왔으며, 이는 브라질의 연료소비량의 40%에 달한다. 현재 브라질의 시중에 유통되는 연료용 에탄올은 가솔린을 20% 정도 혼합한 것으로, 값싼 연료용 에탄올에 첨가제를 섞어 만든 밀주가 대량으로 유통되었던 폐단을 막기 위해서 이다.
5 한국의 현황
한국은 연간 3억리터 정도의 에탄올을 생산하나 대부분 식용이고 산업용으로는 7~8%정도만 활용된다. 2006년부터 활용되고 있는 바이오 디젤과 다르게 상대적으로 활용이 지지 부진하다.
2015년에 신재생연료 의무혼합제도(Renewable Fuels Standards, RFS)가 시행 예정이나 바이오 에탄올은 원료의 상당 부분을 수입에 의존하여 휘발유의 바이오에탄올 의무 혼합을 연기하였으며 2017년 경부터 시행하여 점차 혼합 비율을 늘려갈 계획.
기사에 따르면 2016년 8월 바이오 에탄올을 상용화할 수 있는 구체적인 계획과 능력이 없으면서도 2012년 2월∼2013년 11월 대우조선해양으로부터 44억원의 투자를 받은 혐의로 업체 대표가 구속 수사중이다.해당기사