국내외 바이오디젤 보급 및 정책 현황
유 정 우*
1. 바이오디젤 연료란 무엇인가?
식물성 유지를 차량연료로 사용하려는 개념은 이미 100년 이전에 루돌프 디젤 (Rudolf Diesel)박사에 의해 선보였으나, 석유산업의 출현과 대량생산 체계의 확 립 등을 통해 품질 좋은 경유가 대량 유 통되면서 가격 경쟁력에서 밀려 식물성 유지의 연료사용은 급감하였다. 이러한 양상은 화학공업 분야를 에너지산업, 플 라스틱산업, 세제산업 등 인류에 필수적 인 산업분야로 자리 잡도록 하였고, 그 결과 인류는 값싼 제품의 대량 공급으로 인하여 이전에는 경험할 수 없었던 편의 성을 추구할 수 있었다. 그러나 이러한
무분별하고 빠른 발전은 공해발생 등으 로 인류의 삶의 질을 낮출 뿐 아니라 생 존을 위협하는 단계까지 이르렀고, 환경 문제라고 일컬어지는 이러한 화학공업의 악영향으로 인한 심각한 문제점이 계속 표출되면서 선진국의 정책결정기관은 경 제성 논리에 앞서 환경의 해결을 위한 노 력을 시작하게 되었다. 이 결과, 리우환경 회의 등 국제환경회의가 연달아 개최되 고, 환경에 관련한 국제규제가 강화됨에 따라 각 정부는 환경공해 저감 기술을 국 가의 전략연구로 선정하기에 이르렀다.
특히 대기환경에 가장 큰 영향을 미치 는 에너지 분야는 교토의정서합의1)와 맞
* 가야에너지 대표([email protected])
1) 지구온난화 규제 및 방지의 국제협약인 기후변화협약의 구체적 이행방안으로 2005년 2월 16일 공식 발효되었 다. 의무이행 대상국은 미국, 일본, 유럽연합(EU) 회원국 등 총 38개국이며 각국은 2008∼2012년 사이에 온실가 스 총배출량을 1990년 수준보다 평균 5.2% 감축하여야 한다. 감축대상 가스는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아 산화질소(N₂O), 불화탄소(PFC), 수소화불화탄소(HFC), 불화유황(SF6) 등의 여섯 가지이다. 당사국은 온실가스 감 축을 위한 정책과 조치를 취해야 하며, 그 분야는 에너지효율향상, 온실가스의 흡수원 및 저장원 보호, 신·재생 에너지 개발·연구 등도 포함된다. 한국은 제3차 당사국총회에서 기후변화협약상 개발도상국으로 분류되어 의무 대상국에서 제외되었으나, 2013년~17년 의무대상국이 개발도상국에 집중되기 때문에 5월부터 개최되는 대상국 확대협의에서 한국도 동참을 요구받을 것으로 예상된다.
물려 이산화탄소(CO2) 저감 의무라는 커 다란 짐이 부과되어 에너지절약형 산업 육성과 대체에너지 개발전략을 더욱 고 조시키고 있다. 따라서 에너지 분야의 저 공해 대체에너지2) 기술개발은 현재 인류 가 사용하고 있는 각종 공해와 이산화탄 소(CO2) 발생량을 증대시키는 화석연료 의 대체를 목적으로 추진하고 있다. 특히 이산화탄소(CO2) 저감방안으로 탄력을 받고 있는 대체에너지 개발은 1973년 배
럴3)당 3달러 2센트였던 원유가격이 두
차례의 석유파동4)을 거쳐 1978년 12월에
는 20달러선을 돌파하고 전체 에너지 소
비의 37%를 차지하는 상황이 오면서 새
로운 에너지 위기 시 수급할 수 있는 에 너지원을 찾기 위한 선진 각국에 의해 매 우 심도 깊게 추진되고 있다. 이러한 여 러 가지 필연성으로 인하여 1980년대 유 럽, 특히 프랑스에서 화석연료를 대신하
여 100년 전에 사용하던 식물성 유지를
다시 차량연료로 사용하려는 노력이 시 작되었으나 그동안 발전을 거듭한 현대
식 디젤엔진의 경우 밀도가 높은 식물성 유지를 바로 사용할 경우 시동 불량 등의 심각한 문제가 발생되어 사용이 불가능 하였다. 그러나 이는 1990년 초 식물성유 지를 에스테르화(Traneseterification)5) 반 응을 통해 지방산메틸에스테르로 합성한 바이오디젤이 발명되면서 급물살을 타고 화석연료의 대체 에너지로써 바이오디젤 이 판매되게 되었다.
바이오디젤이란 식물성기름, 동물성 지방, 폐식용유 등 재생 가능한 자원을 산․염기 촉매 하에서 알코올과 반응시켜 생성하는 에스테르화 기름으로, 경유와 물성이 유사하여 경유에 대체 또는 혼합 하여 사용할 수 있다. 바이오디젤의 이산 화탄소(CO2) 감면 효과는 식물체가 성장 하면서 흡수하는 이산화탄소(CO2)의 총 량과 식물성오일에 대한 이산화탄소(CO2) 변환량, 줄기 등 폐기물의 부패량, 바이 오디젤 생산시 소요되는 에너지 양 등을 종합하여 기후변화 정부 간 협의체(IPCC) 에서 평가하며, 그 결과 바이오디젤 1톤
2) 석유의 대체물(代替物)로서의 연료로 과학자들은 앞으로 석유자원의 고갈에 대비하여, 자동차용 대체연료 개발에 힘쓰고 있다. 이 대체연료로서 유망한 것은 알코올·식물성 기름·석탄액화유 등이다.
3) 기호는 bbl. 주로 액체 계량에 쓰이는 관습적인 단위로서 대상에 따라 값이 다르다. 석유의 경우 1배럴＝42미국 갤런＝158.9ℓ로 한국은 이 단위를 채택하고 있음.
4) 1973~1974년, 1978~1980년 2차례에 걸쳐 아랍석유수출국기구(OAPEC)와 석유수출국기구(OPEC)의 원유(原油)의 가격인상과 원유생산의 제한으로 인하여 국제석유가격이 상승함에 따라 석유를 소비하는 세계 각국에서 경제적 혼란이 일어남.
그림 2. 배기가스 저감효과 (미국립바이오디젤 협회) 그림 1. 바이오디젤의 분자구조 (약 11%의 산소 포함) 당 2.2톤의 이산화탄소(CO2)를 보존할 수
있음을 보여주고 있다. 또한 그림 1에서 보듯이 분자 내에 약 11%의 산소를 함유 하고 있기 때문에 경유와 혼합하여 사용 할 경우 연료의 연소를 촉진하여 일산화 탄소(CO), 미세먼지 등의 공해물질을 감 소시키고, 경유가 함유한 난산화성 방향 족화합물6)의 완전연소를 촉진시킨다. 그 결과 선진국에서는 도심공해에서 가장 큰 문제를 야기 시키는 경유에 바이오디 젤을 혼합하여 사용하는 정책을 강력히 추진하고 있다.
2. 국외 바이오디젤의 보급 현황 및 정책
바이오디젤은 경유에 비해 높은 생산비 용에도 불구하고 우수한 환경친화성과 재 생에너지라는 장점 때문에 1988년 오스트 리아의 한 조그만 공장(500톤/년)에서 세 계 최초로 상용 생산된 이래 생산량이 급 격하게 증가하고 있다. 그림 3에서와 같 이 1991년도의 생산량은 50,555톤에 불과 했으나, 1998년에는 560,000톤, 2002년에 는 1,500,000톤 이상이 생산되었고, 2004년 에는 2,300,000톤 이상이 공급되었다.
6) 분자 속에 벤젠고리를 가진 유기화합물로서 벤젠의 유도체를 명칭함.
Million litres capacity
(actual production levels are somewhat lower)
그림 3. 전 세계의 바이오디젤유 생산현황 (체적기준)
전 세계적으로 바이오디젤의 생산이 가장 활발한 곳은 유럽연합 국가로서 2004년 기준으로 유럽연합(EU)의 바이오 디젤 생산 용량은 200만톤을 넘어선 것으 로 보고되고 있다. 유럽 국가 중 바이오 디젤의 보급이 가장 활발한 독일의 현황 을 살펴보면 정부의 적극적인 지원에 따 라서 현재 15개 양산공장이 가동 중이고
5개 공장이 추가 건설 중이며, 총 경유
소비량의 3%를 바이오디젤로 대체하고 있다. 프랑스의 경우 BD5(바이오디젤 5%, 경유 95% 혼합유), BD20(바이오디젤
20%, 경유 80% 혼합유)뿐 아니라 현재 운
행되는 버스 및 트럭 4,000여대에 BD30
(바이오디젤 30%, 경유 70% 혼합유)을
사용하여 운행하고 있다. 또한 2010년까 지 전체 경유 사용량의 5%를 바이오에너 지로 대체하겠다는 기존의 목표를 앞당 겨 2007년 말까지 5%를 대체하고 2008년 까지는 5.75%, 2010년에는 7%를 대체하기 로 결정함에 따라 2015년까지 2,200,000톤 의 바이오디젤이 추가적으로 생산될 것 으로 예상된다.
이러한 보급 확대의 결과는 바이오디 젤의 석유세․환경세 면제, 관공서․공공 기관 차량에 의무사용, 품질규격 표준화 와 같은 유럽 각국의 신재생에너지 보급 을 위한 여러 정책적 뒷받침이 있었기에 가능했다. 유럽의 경우 우리나라와 같이 석유류에 대하여 고액의 특별소비세
그림 4. 세계의 바이오디젤유 및 혼합유 보급 현황
(mineral oil tax, eco-tax)를 부과하지만, 바 이오디젤유의 경우 특별소비세를 면제하 고 있어 바이오디젤의 판매가격이 경유 에 비해 낮게 책정되도록 정책적으로 지 원하고 있다. 바이오디젤의 석유세 면세 는 프랑스, 독일, 이탈리아가 최초로 시 작하여 약 450원/ℓ을 면세하여 주고 있 으며 오스트리아와 영국 등이 비슷한 면 세가를 책정하여 시행하고 있다. 프랑스 와 이탈리아의 경우 공공차량의 의무사 용에 가장 적극적인데 프랑스의 경우 2000년 1월 1일 개정된 대기법 제24조 3 항에서 주변 포함 10만명 이상 인구를 보 유한 도시에서 차량을 20대 이상 보유한 공공기관 또는 공공서비스를 제공하는
업체, 공공기관의 계약 또는 보조를 받는 업체는 반드시 2% 이상의 산소가 포함된 연료를 사용해야 하며 이는 바이오디젤 20% 이상 혼합유(BD20)에 해당한다.
그리고 바이오디젤의 안정적인 보급 확대를 위하여 1990년 초부터 프랑스, 독 일, 이탈리아와 같은 유럽 국가들은 차량 에 이상을 일으킬 가능성이 있는 바이오 디젤의 특징을 도출하고, 검증연구를 통 한 각 규제항목별 허용 규격을 정하기 위 한 노력을 기울였고, 그 결과 2004년 12 월 유럽연합의 품질규격이(EN14214) 완 료되어 실행에 들어갔다. 또한 2003년 BD5를 일반 경유와 동일하게 규정됨에 따라(EN590), 프랑스와 같은 바이오디젤
그림 5. 미국의 바이오디젤유 생산 현황 및 전망
이 확대되어 있는 일부 국가를 중심으로 BD10을 일반 경유로 인정하기 위해 현재 국가기관과 자동차 제작사와의 공동연구 를 통한 실증화 테스트를 활발히 수행중 이다.
뒤 늦게 신재생에너지의 보급에 들어 간 미국의 경우 1992년에 국립 바이오디 젤 위원회(Biodiesel Board)가 설립된 이 래 1998년 국회 및 환경 보호국(EPA)에서 BD20을 디젤차량 연료로서 승인하였고, 2001년 부시 대통령이 바이오디젤을 포 함한 신재생에너지의 보급 확대를 발표 하였으며, 2002년에는 바이오디젤 품질기 준안(ASTM)을 마련하였다. 이러한 정부 차원의 적극적인 도입책에 따라서 바이 오디젤의 보급실적이 매년 증가하는 추
세이며, 현재 연방 관용차량, 주정부 수 송차량, 스쿨버스 등 300여개의 플릿 차 량이 운행되고 있으며, 앞으로의 보급량 이 더욱 확대될 것으로 전망하고 있다.
3. 국내 바이오디젤 보급현황 및 정책
국내 바이오디젤의 사용에 대한 움직 임은 1990년대 민간 비정부 조직(NGO)을 중심으로 이루어 졌으나, 바이오디젤에 대한 인식부족, 기술개발 미비, 대량생산 체계의 부족 등의 이유로 친환경․신재생 에너지원으로서 중요하게 평가되지 못하
였다. 그러나 2000년 초반에 들어오면서
경유에 의해 심각해진 수도권 대기오염 의 문제, 이산화탄소(CO2) 저감과 요하네 스버그 협약에 의한 신재생에너지 사용
그림 7. 국내 바이오디젤 보급방식 국가부과 목표 5% 달성 등의 문제점이
대두되면서 바이오디젤의 보급체계를 환 경부와 산업자원부가 주축이 되어 마련 하였다.
환경부의 바이오디젤 환경성 평가 이 후 보급법령(석유사업법)을 관장하는 산 업자원부가 2002년 5월 석유사업법 고시 제 2002-54호(바이오디젤유 시범보급사업 추진에 관한 고시)를 제정하면서 국내 최 초로 신재생, 친환경 연료가 수송용 원료 시장에 진입하도록 허가되었다.
초기 바이오디젤은 청소차에 한정하여 사용되었으나 2002년 11월 모든 차종에 BD20(바이오디젤 20%, 경유 80% 혼합유) 이 사용되도록 고시가 개정되었고, 2004 년 바이오디젤의 교통세를 정식으로 면 제받도록 교통세법의 고시가 제정되면서 본격적으로 시범공급에 들어갔다. 바이 오디젤의 시범보급 기한에는 고시에 따
라 수도권(서울, 경기, 인천)과 전남북도 에 한정하여 일반 경유 차량을 대상으로
BD20이 공급되었다. 이때 공급방식은 산
업자원부로부터 생산업체로 지정된 바이 오디젤 업체(당시 약 3개업체)에서 바이
오디젤유(BD100)를 산업자원부에서 지정
한 200여개의 주유소에 판매하면 주유소 에서 BD20이 제조되어 소비자에게 판매 되는 형식이었다.
그림 6. 바이오디젤 주유소
그 후 2006년 1월 1일부터 바이오디젤 이 석유 및 대체연료 사업법에 의해 추진
시범보급사업 추진에 관한 고시 보급사업 추진에 관한 고시
기간 2002년 5월 ~ 2005년 12월 31일 2006년 1월 1일 ~ 현재
바이오디젤 공급함량 BD20 BD5, BD20
판매방식 바이오디젤 생산업체 → 주유소
BD5 바이오디젤 생산업체
→ 정유사 BD20
바이오디젤 생산업체
→ 자가 정비․주유시설이 있는 버스,트럭 보급지역 수도권(서울, 경기, 인천), 전남북도 전국
보급차량 일반 경유차량
BD5 일반 경유차량 BD20 버스, 트럭 표 1. 바이오디젤 보급사업 추진에 관한 고시
되면서 BD5와 BD20이 모두 공급되는 형 식으로 변경되었으며, 공급지역도 전국 으로 확대되었다. 공급방식 또한 기존의 방식과는 달라져서 BD20의 경우 기존의 일반 경유 차량에 공급하던 방식을 없애 고 자가 정비설비 및 자가 주유기를 보유 한 건설기기, 트럭 등으로 축소하였으며, 바이오디젤 생산업체가 정유사로부터 경 유를 구입하여 바이오디젤과 혼합한 후 판매하는 형식으로 변경되었다. 반대로 BD5의 경우 바이오디젤 생산업체가 정유 업체로 바이오디젤유(BD100)를 공급하면 정유사에서 경유와 혼합하여 BD5를 제 조, 판매하는 방식이다. 그러나 현재 정
유사에서 혼합되어져 판매되는 BD5의 경 우 실제로는 바이오디젤이 0.5%만 혼합 된 BD0.5로서 바이오디젤을 사용하는 의 미가 거의 없는 실정이나, 5%까지 점차적 으로 혼합비율을 증가시킬 예정이다.
이러한 정책적 변화를 통해 바이오디 젤의 품질관리가 용이해지고 전국적으로 사용 범위가 확대되면서 국내 바이오디 젤 시장이 확대될 전망이다. 그러나 한편 으로는 BD20의 사용이 자가 주유․정비 시 설이 갖추어진 사업장으로 너무 한정되 어 있고, 경유에 비해 유류 보조금이 65%
정도로 가격경쟁력에서 떨어져 실제적인 판매가 불가능하다는 문제가 제시되고
그림 8. 국내 바이오디젤 공장전경
있다. 실제로 국내 바이오디젤 생산업체 는 현재 15군데로 연간 생산량이 60만킬 로리터(㎘)에 달하지만 BD0.5에 소요되
는 9만킬로리터(㎘)를 제외한 나머지 생
산량은 소비가 불가능하여 거의 생산조 차 하지 못하는 실정이다.
이러한 국가적인 정책뿐 아니라 바이오 디젤의 공해저감 입증사업, 차량에 적용 시 바이오디젤 성능 연구, 차량의 내구력 및 안전성 연구, 바이오디젤의 품질기준 정립을 위한 검증 연구 등과 같은 기술적 조치가 국립환경연구원, 에너지 기술연 구원, 전북대학교, 한국 석유품질검사원 등 국가기관, 국책연구소, 학교가 주축이 되고 정유사, 자동차 제작사, 바이오디젤 공급회사 등이 참여하는 형태로 진행되 고 있다. 특히 일정 수준 이상의 제품 공
급을 위해 반드시 필요한 품질규격의 경 우 2004년 12월까지는 미국의 미국재료시 험협회(ASTM) 규격에 맞게 제정되었으 나, 국가기관과 기업들의 연구를 통해 2005년부터 점차적으로 유럽의 규정 (EN14214)을 토대로 국내실정에 맞게 재 제정이 이루어지고 있다. 또한 국내 바이 오디젤 산업이 확대되면서 원료의 다변 화에 따른 바이오디젤의 품질 특성 및 저 온유동성, 산화안정성과 같은 바이오디 젤의 단점들을 보완하기 위한 연구들이 바이오디젤 생산기업을 중심으로 적극적 으로 진행되면서, 최근에는 바이오디젤 의 차세대 생산 공정이라 불리는 비균질 촉매를 이용한 바이오디젤 생산 공정이 세계에서 2번째로 국내 기술로 개발되었 고 실증화 연구를 진행 중에 있다.
이러한 적극적인 정책적 노력으로 국 내의 바이오디젤 생산기술과 보급정책은 이미 선진국 수준으로 다가가고 있으며 아시아 등 제3국가의 모델이 되어가고 있다.
4. 원료의 국내외 정책 현황
바이오디젤의 원료는 모든 유지식물 또는 동물성 지방으로 바이오디젤용 식 물성 유지는 각국의 주요 산물이나 지역 특성에 따라 결정된다. 유럽은 주로 겨울 에는 유채, 여름에는 해바라기를 사용하 며 미국, 브라질은 대두, 말레이시아는 팜유를 사용한다. 현재까지는 바이오디 젤용 유지는 대부분이 유채이며(75% 이 상), 이는 유럽이 바이오디젤 정책에 선 도에 있다는 것을 의미하며 동시에 바이 오디젤의 보급을 지속적으로 확대시키기 위해서는 원료를 확보하는 정책이 매우 중요함을 암시해주는 것이다.
유럽의 경우 바이오디젤 원료 및 공업 적 원료로서 식물성 유지확보에 많은 정 책적 배려를 하고 있다. 식용 식물성유지 의 과잉생산에 따른 폭락과 미국과의 무 역마찰을 피하기 위해 농업의 재편을 시 도하고 있으며, BHA(Blair House Agreement) 를 미국과 맺고 우루과이라운드에 입각
한 국산 보조프로그램에 관련된 문제를 해결하였다. BHA에서는 식용유 생산용
농지를 490만ha로 제한하였고, 바이오디
젤 등 공업적 이용을 위하여 생산된 유지 식물 중에서 유지 추출 후 남은 부산물도 100만톤 이상은 사료용으로 사용하지 못 하고 소각 시킬 것에 대한 내용을 담고 있다. 그러나 아직까지 바이오디젤을 생 산하려는 계획에 비하여 많은 양의 유지 가 부족하기 때문에 유럽은 식용 유지를 위한 농지를 공업용으로 전환하려는 시 도, 유전자 조작 식물재배 및 농업 생산 기술 개발로 유지 생산 증대와 유채 수출 제한 및 대두유를 이용한 바이오디젤 생 산기술 개발에 힘쓰고 있다.
미국은 바이오디젤 원료로 현재까지 대두유를 사용하고 있다. 전 세계 대두유 생산량의 50% 이상을 차지하고 있는 미 국은 유전자조작 콩의 생산량을 60% 이 상 높이고 있어 생산량이 증대되고 있다.
따라서 과잉 생산된 대두유의 소비증대 및 석유연료의 수입 감소를 목표로 바이 오디젤용 대두유 생산에 높은 관심을 보 이고 있다.
현재 국내 바이오디젤용 원료는 대두 유가 주종을 이루고 있다. 최근 환경부와 산업자원부 그리고 재정경제부에 의하여 바이오디젤 보급체계가 마련되어 국내
바이오디젤 시장이 활성화되자 국내의 원료 수급에 대한 강한 필요성이 대두된 시점으로 판단하고 유휴지나 산림 등에 서 수급이 가능한 유채나 유지 작목에 대 한 관심을 나타내기 시작했다. 특히, 세 계무역기구(WTO) 체제에서 가장 큰 타격 을 받고 있는 농업분야는 농산물의 국제 경쟁력이 대부분의 작물의 경우 4~10배 정도 낮아 좁은 국토에서도 점차적으로 유휴지가 증대되고 있고, 2모작이 가능한 지역에서도 경제성이 낮아 토지의 활용 도가 급속도로 떨어지고 있다. 또한 제한 된 시장에서 대체작물의 증산정책은 관 련 농산물의 가격 폭락을 가져와 그 균형 을 이루기가 어렵다. 이로 인해 유럽연합 (EU)에서 실행하고 있는 바이오디젤을 생산하기 위한 유지작물의 재배가 유휴 지의 이용대안으로 고려되어지고 있다.
이는 바이오디젤의 대량수요가 발생하는 유지식물을 경작하여 국제가격으로 수매 함으로써 농민과 산업체의 공동이익을 추구할 수 있으며 유채와 같은 겨울재배 식물은 현재 겨울재배를 하지 않는 중부 이남의 농지에 2모작으로 다량 재배함으 로서 수십만톤의 바이오디젤 원료확보와 동시에 에너지원 식물의 재배에 따른 헥 타르(ha)당 7톤 이상의 이산화탄소(CO2) 저감을 국가적으로 달성할 수 있는 이점
이 있다.
이에 따라 농림부에서는 바이오디젤을 위한 국내유지생산에 관련된 계획적이고 지속적인 안을 2005년 1월부터 도출하기 시작해서 농림부 조직 및 산하 연구기관 이 주축이 되어 바이오디젤용 유채 생산 기술 개발을 본격적으로 착수하였다. 국 내에서 식용 보조금 문제로 국제 이슈화 되어 있는 쌀과 겨울 보리를 대체할 수 있는 유채의 가능성이 높이 평가되었으 며, 1970년대 겨울 보리 경작면적 90만 헥타르(ha)의 50%를 활용할 경우 50만톤 이상의 바이오디젤을 국내 자원으로 대 체할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.
또한 쌀 경작지에 유채를 재배할 경우 50 만톤 이상의 바이오디젤용 유지를 확보 할 수 있을 것으로 전망된다. 현재 농림 부는 경관직불제(160만원/ha)를 시범가동 하고 농촌 경제성 분석과 바이오디젤용 유채종 개발에 관한 연구를 시작하였다.
유럽에 비해 아직 시작단계 이기는 하 지만 유채재배가 국내에서 가능할 경우 국내에서 원료를 수급하여 바이오디젤을 생산함으로써 해외로 유출되는 외화 없이 에너지 생산이 가능해 지고 농민들의 소 득증대와 관상용으로 지역관광 발전에도 크게 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.
참 고 문 헌
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