친환경-바이오 리파이너리의 개념, 필요성, 종류, 사례

우리 주변의 다양한 제품들인 섬유, 자동차 연료, 플라스틱 등은 모두 석유를 원료로 만들어지는데 이러한 제품들이 많아질수록 화석연료에 대한 의존도와 온실가스 배출량도 많아져 환경오염을 야기하게 됩니다. 최근 기술의 발전으로 석유가 담당했던 역할을 재생 가능한 자원인 바이오매스로 대체하는 바이오 리파이너리에 대해 알아보겠습니다.

바이오 리파이너리의 개념

바이오매스(Biomass)와 석유를 정제 가공하는 과정인 리파이너리(refinery)의 합성어로 식물자원인 바이오매스(bio-mass)를 원료로 하여 화학제품과 바이오연료(바이오에탄올, 바이오디젤 등) 등을 생산하는 기술입니다.

바이오매스는 광합성에 의해 생성되는 식물과 동물, 미생물을 모두 포함한 재생가능 유기물질로 대표적으로 폐식용유, 해조류 등이 있습니다. 태양에너지를 받고 자란 식물자원으로부터 화학 제품의 원료와 연료를 얻어 석유화학에 대한 의존도를 낮추고 석유화학으로 인해 발생하는 온실가스를 비롯한 환경오염 물질을 낮춰 환경을 보전할 수 있는 지속 가능한 산업기술로 주목을 받고 있으며 단순히 태양광과 풍력 등을 이용하여 에너지를 얻어 석유를 대신하는 것이 아닌 연료와 바이오 플라스틱 등 여러 화학 제품을 대체 생산하는 등 다양한 영역에서 석유를 대체할 수 있어 탄소중립을 실현할 수 있는 기술이라고 할 수 있습니다.

바이오 리파이너리의 필요성

친환경에너지에 대한 중요성이 강조되고 있지만 여전히 석유 및 석탄 등을 이용한 에너지 사용이 높고 자원에 대한 고갈과 과도한 에너지 사용 등으로 인하여 환경 문제가 증가하고 있습니다, 또한 전 세계적으로 에너지의 수요가 빠르게 증가하고 현재 지구온난화라는 환경 문제는 반드시 해결해야 하는 과제며 이를 위해 저탄소 에너지를 적극적으로 이용하여야 하는데 바이오매스로 생산되는 바이오 에탄올, 부탄올 등 바이오 연료는 주로 광합성으로 이산화탄소를 생산하는 식물 바이오매스를 활용해 탄소 중립적인 친환경 에너지원입니다. 바이오연료를 비롯해 일상생활에서 많이 사용하고 있는 플라스틱, 섬유, 각종 산업용 원료에 이르기까지 거의 모든 제품을 생산할 수 있어 제품의 재사용적인 면에서도 환경친화적이라고 할 수 있습니다.

바이오매스로 생산한 플라스틱

바이오 리파이너리의 종류

바이오매스의 원료에 따라 4가지로 분류할 수 있습니다. 첫 번째는 곡물에서 생산된 에탄올, 식물성 기름에서 생산된 바이올 디젤 등 식량작물로부터 생성된 바이오 연료 두 번째는 목재, 폐기물 등 폐자원을 활용한 비식량계 바이오매스로 생산된 바이오연료, 세 번째는 GMO나 조류로부터 생산된 바이오연료, 네 번째는 바이오연료 생산과 이산화탄소 포집·저감이 연계된 첨단 생물변환 기술로 개발된 작물로부터 생산된 바이오연료입니다.

바이오 리파이너리의 사례

우리나라는 효율성이 낮은 바이오 리파이너리의 단점을 보완한 e-바이오 리파이너리 기술을 개발하는 중인데 바이오매스 대신 이산화탄소와 전자를 미생물의 먹이로 삼는 기술로 이산화탄소를 이용하는 방식으로 친환경적이며, 생산공정이 간소화되어 비용 측면에서도 가성비가 높습니다.

미국은 2000년부터 바이오매스 연구개발법을 제정하고 바이오매스 관련 연구에 연간 1억 5천만 달러의 예산을 투입하여 옥수수, 사탕수수, 목재류 등의 바이오매스를 원료로 사용하는 화이트 바이오를 지원하며 2030년까지 석유 소비량의 30%, 2050년까지 50%를 바이오 제품으로 대체할 계획을 발표하는 등 천연 소재 신시장 창출을 위해 노력하고 있습니다.

유럽은 유럽 2020 전략에서 지속가능한 발전 및 기후변화 대응을 위한 핵심 분야 중 하나로 바이오를 선정했습니다. 2014년에는 호라이즌 2020 산하에 바이오 기반산업연합을 설치하고 바이오매스의 확보, 바이오 리파이너리, 시장과 제품 그리고 정책개발 중심으로 투자하고 있습니다.

일본의 경우 2002년에 바이오매스 일본종합전략을 수립하고 바이오매스를 활용한 자급자족형 에너지도시를 조성하고 바이오매스 산업을 2020년까지 5,000억 엔 규모로 육성하고 있습니다.

 

우리 주변의 많은 부분을 차지하는 석유의 역할을 재생 가능한 자원인 바이오매스가 대체하는 바이오 리파이너리는 원유에 대한 의존도를 줄이고, 온실가스 같은 각종 환경오염 물질의 배출을 감축시킬 수 있는 지속성장형 산업기술로 에너지 문제와 기후변화 문제 그리고 탄소중립이라는 세 마리 토끼를 동시에 해결할 수 있습니다.