“다양한 바이오디젤 원료, 긴 안목으로 선택해야”
“다양한 바이오디젤 원료, 긴 안목으로 선택해야”
  • 한국에너지
  • 승인 2007.11.05 00:00
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김기은 교수 / 서경대학교 생물공학과
화석에너지원과 비교하여 바이오디젤의 장점은 이산화탄소나 분진의 배출량이 적고 분해성이 높으면서, 기존의 디젤엔진에 사용가능하며, 성능도 비슷하게 낼 수 있다.
각종 식물성 유지와 이미 사용된 기름이나 동물성 지방에 알콜과 촉매를 사용하여 에스테르화반응을 유도한다. 이렇게 하여 주생산물로서 바이오디젤이, 부산물로서는 글리세롤이 생산된다. 사용된 알콜과 에스테르화합물은 회수하여, 각각 재사용되고, 정제과정을 거쳐 바이오디젤로서의 생산이 가능하다. 생산원료로는 기름을 함유한 식물성원료, 식용기름, 그리고 기타 폐기름등 다양한 원료가 사용할 수 있으며, 바이오디젤은 현재 자동차엔진에는 물론 보트, 비상용 발전기등에 혼합하여 혼합디젤연료로 광범위하게 사용될 수 있다.

바이오디젤은 발화점이 높으므로 화석연료들과 비교하여 비교적 안전하며, 실험실 연구결과에 의하면 돌연변이나 발암성의 유발율도 낮은 것으로 나타나 있다. 또한, 생분해도 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 바이오디젤은 수요와 생산지역, 혼합비율에 따라 다양하게 생산할 수 있다.

바이오디젤 생산 원료로서 식물성 원료의 경우 콩기름, 옥수수유, 땅콩기름, 올리브유, 면화유, 홍화씨유, 유채유, 아마인유등이 있으며, 동물성으로는 버터, 돼지기름, 소기름 그리고 폐식용유를 사용하여 생산될 수 있다. 혼합비율에 따라서 BD 5 ( 5% 바이오디젤, 95 % 경유 ), BD 20 ( 20 % 바이오디젤, 80 % 경유 ), BD 100 ( 바이오디젤 100 % )등이 사용되고 있다.

일반적으로 원료에 따라 바이오디젤을 분류하면, 쟈트로파, 팜유, 유채유, 대두유등에서 현재 대량생산되고 있으며, 지역에 따라 경제성있는 원료를 사용하고 있다.
이들의 특성과 장단점은 다음과 같이 알려져 있다. 자트로파는 Jatropha curcas라 하며, 인도등 열대우림에서 자생하며, 씨앗의 기름성분으로 전통적으로는 비누를 생산하고, 등불을 밝히는 데 사용되었다. 자트로핀이라는 알칼로이드가 함유되어 있어서 치료제로서도 사용되었다. 진한 푸른 빛을 내는 나무껍질은 염색, 어망등에 사용되고, 기름을 제거한 후 남는 기름찌꺼기는 질소, 인, 칼륨들은 함유하고 있어서 유기비료의 원료로서도 각광받고 있다. 나뭇잎은 누에를 키우는 데 사용되고 있다.

잎에서 추출되는 쟈트로핀은 연구결과 항암성, 항말라리아성, 항에이즈성등이 있어서 전반적으로 동물의 체내에서 면역성을 증진시킬 수 있는 것으로 알려져 있으므로, 신약개발에 대한 연구도 지속적으로 진행중이다. 이렇게 자트로파를 사용하여 바이오디젤은 물론 나뭇잎에서 줄기, 씨앗, 기름찌꺼기까지 다양한 물질을 생산할 수 있어서 대표적인 친환경식물체로 평가하여 연구개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 그 중에서도 특히 바이오디젤의 경우 다른 식물체와 비교하여 경제성도 높고, 연료로 사용하였을 때, 효율이 높고 배출하는 가스도 가장 적은 것으로 알려져 있다.

팜유는 이미 오래전부터 식품으로 사용되었으며, 대두유 다음으로 많이 생산되고 소비되고 있다. 팜나무의 씨앗에서 추출한 기름성분은 베타카로틴을 함유하고 있어서 적색을 띄고 있으나, 열을 가하면 순식간에 파괴되어 투명하게 된다. 포화지방을 다량 함유하고 있어서 실온에서 반고체 상태를 유지하며, 식물성 기름 중에서 장기간 대량으로 식용하였을 때 건강에 좋지 않을 수 있으나, 가격이 월등히 낮으므로 전세계적으로 많이 사용되고 있다.

낮은 가격이 바이오디젤생산에는 매력적인 부분으로 작용하며, 팜나무가 많이 자라는 말레이시아에서는 장기적으로 팜나무 재배를 늘려 중국과 인도의 에너지 수요에 맞추어 바이오디젤 생산 계획을 수립하여 투자하고 있다. 팜유의 경우 팜나무 재배 후 대략 5년 정도 이후부터 바이오디젤을 생산할 수 있으므로 초기 투자 비용이 높지만, 우리나라에서도 긴 안목으로 재배와 생산에 대한 투자가 유용할 것이다.

유채씨앗으로부터 생산되는 바이오디젤을 이미 유럽에서는 자동차연료로 사용하고 있으며, 기존의 디젤과 가격을 맞추는 등 정책적인 차원에서 지원하고 있으므로 생산량과 소비량, 유채 재배 면적도 증가하고 있으나 바이오디젤 생산 원료중 채산성이 비교적 낮은 것이 단점으로 알려져 있다.

대두는 이미 종자개량에서 대규모 경작 기술까지 다양하게 연구되고 재배되고 있으므로 생산성은 높으나, 식용유를 생산하는 것이 우선이므로, 바이오디젤을 생산하고자 하는 경우 경쟁력이 크지 않다.

생물공학기술을 이용하여, 물에서 자라는 미세조류를 분리하여, 대량으로 배양하여 바이오디젤을 생산하는 방법이 있다. 미세조류를 배양하면, 이산화탄소를 소비하게 되고, 배양조 안에서 물과 빛으로 세포는 증식하게 된다. 기술의 발전으로 배양조의 형태와 규모를 다양하게 조절하여 지역의 조건에 제한받지 않고 대량 생산이 가능하며, 추출기술과 고농도배양을 통해 생산성을 높일 수 있을 것이나, 실용화되려면 많은 연구와 노력이 필요하다.

폐유를 재활용하여 생산하는 바이오디젤의 경우, 폐기물량을 감소시킨다는 다른 의미가 있으므로 기술 개발 및 생산설비 투자의 의미가 있다.
이렇게 현재까지 바이오디젤은 원료에 따라 다양하게 생산할 수 있다. 바이오디젤의 생산비용은 원료와 그 생산규모에 따라 가격을 조정할 수 있으므로, 지역적 특성에 따라 그리고 이산화탄소 감축효과와 비교하여 국가적인 차원에서 장기적으로 정책적으로 지원하는 준비가 매우 필요하다고 사료된다.

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