IV. 시장성 분석
2. 산업 동향
2.1. 바이오연료의 산업 개요
그린에너지, 혹은 신재생 에너지에 대한 세계적인 관심은 2000년 이후 본격화되기 시작하여 2005년 이후 폭발적으로 증가하기 시작했다. 이러한 세 계적인 관심을 반영이라도 하듯이 전 세계 신재생 에너지 분야의 투자는 2004년 275억 달러에서 2006년 709억 달러로 약 3배 정도의 증가세를 보이 고 있다. 이를 지역별로 구분해서 살펴보면, EU 전체적으로 150억 달러로 가 장 크고, 그 다음은 미국이 80억 달러, 중국이 26억 달러, 인도가 20억 달러, 그 외 라틴아메리카지역이 14억 달러의 순으로 투자가 이루어졌다.
<그림 4-3> 지역별 투자현황
IV. 시장성 분석
<그림 4-4> 기술분야별 투자현황
이들 신재생 에너지 투자를 기술 분야별로 나누어 보면, 풍력 에너지 분 야의 38%를 제외한다면 바이오연료가 26%를 차지하고, 바이오매스 및 폐기 물을 통합할 경우에는 36%에 달한다. 이는 16%를 차지하는 태양력에 비해 약 2배 정도에 해당하는 것으로 바이오연료 분야에 대한 세계적인 관심이 2005년 이후 증가했다는 점을 고려한다면 매우 높은 수준의 성장이라고 할 수 있다.
국내에서도 바이오디젤의 경우, 시범 사업 후 전국 보급이 되고 있으며, 수송 부분에서 이산화탄소 배출에 대한 규제가 강화되면 본격적인 시장이 형성될 것으로 예상된다.
현재 수송용 바이오연료 시장은 곡물 연료를 사용하는 1세대 바이오연료 로 공급되고 있으며 곡물 원료의 부족으로 바이오 연료 시장의 성장이 어려 운 상황이다.
단기적으로 수송용 바이오연료 생산에 활용가능한 비식용원료로는 유기 성 폐기물 또는 폐유지 등이 있으며, 이들을 수송용 연료 생산에 활용하는 기술개발이 진행되어 현재 상용화 초기 단계이다. 중장기적으로는 바이오연 료 생산 연료의 수급 불안정성과 가격 상승 문제 해결을 위해 비식용원료인 목질계와 해양바이오매스를 원료로 활용하는 기술을 개발중이며 2020년경
대부분 OECD국가에서 상용화될 것으로 예상된다.
이와 같은 기술개발을 통해 2050년 수송용 바이오연료 시장은 2007년 대 비 20배 성장할 것으로 전망되고 있다.
2.2. 바이오 연료의 종류
바이오 연료는 바이오매스를 원료로 하는 재생에너지를 말한다. 우리나 라는 ‘신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법’ 제2조의 규정에 8개 재생에너지를 규정하고 있다. 이중 바이오 연료를 재생에너지의 하나로 규정 하고 있다. 생물자원을 에너지 자원별로 분류하고 이용가능한 에너지 형태로 구분하면 아래 표와 같다.
<표 4-1> 바이오매스 에너지자원별 이용형태 및 용도
에너지원료 이용형태 성상 용도
동물성유지계(우지, 돈지 등) 식물성유지계(유채, 팜 등) 유기성폐기물(폐식용유 등) 해조류(다시마, 미세 조류 등)
바이오디젤
액체
디젤차 연료
당질계(옥수수, 사탕수수 등) 전분질계(고구마, 감자 등) 섬유질계(나무, 볏짚 등) 해조류
바이오에탄올 가솔린차 연료
왕겨, 톱밥 등 바이오메탄올 발전․난방용 연료
유기성폐기물(축분, 폐음식물 등) 바이오가스(메탄)
기체
발전․난방용 연료
바이오매스 전체 수소 연료전지
섬유소계(수목, 농산부산물 등) 장작, 칩, 목탄, 펠
렛 등 고체 발전․난방용 연료
바이오매스는 유채, 콩, 팜(야자), 자트로파 등의 유지작물과 옥수수 등의 곡물과 감자류를 포함한 전분질계의 자원, 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계 자원, 초본, 임목과 볏짚, 왕겨와 같은 농업 부산물을 포함하는 셀룰로오스계 의 자원을 비롯해 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 단백질계, 해양조류까지 매우 다양하다.
IV. 시장성 분석
<그림 4-2> 바이오매스의 종류
<표 4-2> 바이오매스에 따른 바이오연료의 특성 비교
주로 콩이나 옥수수 등 연료 추출 효율이 높은 식용자원을 원료로 사용 했다. 하지만 최근 곡물 가격이 크게 상승하고 있어 이러한 1세대 바이오연 료에 대한 회의론이 확산되고 있다.
이에 대한 대안으로 목질섬유소나 바이오폐기물을 이용한 2세대 바이오
구분 내용
장점
- 높은 생산 효율
- 식용 자원 가격에 영향이 없음 - 별도의 농경지가 필요없음 - 수자원 이용 (수질 정화효과) - 이산화탄소 감소
단점 - 높은 생산 비용
분해하는 과정을 거침에 따라 수율이 굉장히 낮아지고, 폐목제 등을 채집하 는데 드는 비용이 높아 상용화에 어려움을 겪고 있다.
<표 4-3> 조류 바이오연료의 장단점
가장 최근에 나온 대안이 해조류나 미세조류로부터 기름을 뽑아내는 3세 대 조류 바이오연료이다. 조류 바이오연료는 미역, 우뭇가사리 등 대형 해조 류로부터 만든 연료와 식물성 플라크톤, 클로렐라와 같은 미세조류로부터 만 든 연료로 구분된다. 대형해조류는 단위 무게당 탄수화물 함유량이 높아 바 이오 에탄올에 주로 쓰이며, 미세조류는 지질 함유량이 높아 바이오 디젤에 주로 사용된다.
2.3. 조류 바이오연료 산업의 중요성
에너지 수요 증가와 화석연료의 고갈, 지속적인 고유가 등으로 대체에너 지 개발이 시급하며, 지구온난화 및 각종 환경오염에 대한 문제 해결을 위해 대체 청정에너지 개발이 세계적으로 주요한 이슈이다.
대체 에너지 중 바이오 연료 개발이 활발히 추진되고 있으나, 현재 개발 되고 있는 바이오연료는 대부분 곡물을 기반으로 하고 있어 제한된 경작지 면적으로 인한 식량부족과 그에 따른 곡물가격 상승, 비료로 인한 토양 오염 등의 문제가 발생하고 있다. 이에 최근 비식량 자원인 조류를 이용한 바이오 연료 개발이 활발히 진행되고 있다.
차세대 바이오 연료로서 조류 바이오 연료가 주목받는 이유는 다음과 같 다.
IV. 시장성 분석
첫째, 다른 바이오매스에 비해 생산 효율성이 가장 우수하다. 무세의 50%가 기름인 미세조류는 연간 1헥타르(1만 평방미터)당 최대 98,500 리터의 바이오 연료를 생산할 수 있다. 1세대 원료 중 가장 효율이 높은 오일 팜보 다 약 16배 이상 높은 수준이다. 또한 조류는 세계에서 가장 풍부한 자원인 바닷물을 이용하여 키울 수 있는 장점을 지녀 경작지 침해 없이 대량재배가 가능하다.
둘째, 식용 자원 가격에 영향을 미치지 않는다. 1세대 바이오연료가 가장 논란을 일으킨 부분은 농경지 사용으로 인한 곡물 가격 상승이었다. 미세조 류는 비식용 자원일 뿐만 아니라, 농경지가 아닌 물과 햇빛이 있는 어느 땅 에서도 자라며, 재배 장소인 바다 자체가 거의 무한하기 때문에 식용 자원 가격에 미치는 영향이 거의 없다.
셋째, 수자원 이용과 이산화탄소 감소 측면에서 환경에 미치는 효과가 크다. 미세조류는 바닷물, 호수, 폐수 등 거의 모든 물에서 자라며, 폐수를 활용한 경우에는 수질 정화 효과도 기대할 수 있다. 폐수 내 질소나 이 등을 조류의 영양분으로 활용할 수 있기 때문이다. 또한 라이프싸이클 분석에서 미세조류는 석유 및 1세대 바이오 연료의 30%수준에 불과한 이산화탄소를 배출하는데 이는 2세대 바이오연료와 유사한 수준이다.
(단위: 달러/리터)
<그림 4-3> 바이오연료의 생산비용 비교
그러나 상업화를 위해서는 기술혁신을 통한 경제성 확보가 필요하다.
현재는 설비투자비가 높고, 대량재배, 수거, 건조, 지방성분 추출의 공정 효율이 낮아 석유계 대비 경제성이 떨어진다.
조류 바이오 연료가 다른 연료 대비 경쟁력을 지니기 위해서는 석유가 배럴당 80달러일 때, 생산비용이 리터당 0.55달러를 넘으면 안된다고 보고 있다. 하지만 현재 미세조류는 리터당 1.48 ~ 5.38 달러로 추정된다(그림 4-5 참조).
따라서 조류 바이오 연료가 경제성을 확보하기 위해서는, 첫째, 생산능력이 높은 조류를 확보하거나,
둘째, 생산성이 높은 조류 재배 방식을 개발하거나,
셋째, 직접적으로 생산비용을 낮추어 경쟁력을 확보하여야 한다.