[논문]대체에너지원으로서 국내 산림바이오매스 자원의 잠재력과 이용가능성

차두송; 오재헌; 우종춘

문제 정의

0년 등으로 각각의 시스템을 구축하기 위해서 투자된 에너지를 발전에 의해 회수하는 기간이 바이오매스의 경우가 훨씬 우수하기 때문에 이에 대한 투자와 관심이 더욱더 필요하다고 생각된다. 따라서 이제는 에너지 효율적인 측면이 아니라, 경제적으로 혹은 효과적으로 산재된 바이오매스를 어떻게 효율적으로 수집하는가에 따라 이 바이오매스자원의 효율적인 이용의 성패가 달려 있다고 하겠다. 따라서 산지로부터 직접 수확해 연료의 형태로 가공하기보다는 1차적인 이용 용도를 가질 수 있도록 관련 목재산업의 부홍이 필요하며 또한 이러한 목재를 가공하여 만든 제품이 지구환경에 어떤 영향을 끼치고 있으며 어떻게 지구환경에 이바지하고 있다는 등의 내용에 대한 교육과 지도가 필요할 것이다.
따라서 본절에서는 이러한 문제중 가장 시급한 수집 시스템에 대하여 국내에 도입된 기종과 개발된 기종을 중심으로 간벌재의 집재비용에 관한 것과 이렇게 수집된 간벌재를 효율적인 에너지원으로 이용하기 위해서는 1차적인 가공이 불가피하다. 이런 일차적인 파쇄 및 가공에 소요되는 비용을 분석하므로써 이 가공에 필요한 적정한 기계를 투입하여 보다 효율적인 산림바이오매스자원의 활용을 기대하고자 하였다(차두송 등 2003).
이에 본 연구에서는 대체에너지로서의 바이오매스에너지원의 정의와 특성 등을 살펴보고, 국내 에서의 바이오매스 에너지원의 잠재력과 이용가 능성에 대해서, 특히 임지잔재, 간별재 등의 목질 바이오매스의 자원량, 수확작업 및 외국의 이용사례에 대하여 검토하였다.

제안 방법

궤도형 집재차의 윈치에 의한 직인식과 간이가선식 집재, 트랙터윈치, 타워야더 및 트랙터부착 HAM200집재기에 의한 집재작업을 조사하였다.
노무비는 1일 직접노무비, 간접노무비를 합하여 산출하였으며, 그 중 직접노무비는 포대작업(3 인 기준). 벌크작업(1.8 인 기준)을 합하여 산출하였고, 간접노무비는 직접노무비의 10%로 산정하였으며, 경비는 전력비, 감가상각비, 수리수 선비, 안전관리비, 보험료, 소모품비, 세금공과를 합하여 산출하였다. 일반관리비는 직접인건비 및 경비의 3%로 산정하였고, 수수료는 직접인건비및 경비의 10%로 산정하였다.
산림바이오매스의 이용사레로서 톱밥을 이용하여 분석을 실시하였다. 대상지로서 홍천국유림관 리소, 평창산림조합, 춘천농업센터의 톱밥생산으 공정분석, 1m³당 생산비 분석 및 경제성 검토를 실시하였다(서영완과 차두송, 2002).
의 생산비 (원목수집인건비+톱밥제조비+물류비)의 합계로 계산하였다. 원목수집인건비는 1일 수집작업량 대비 인건비로 환산하였으며, 톱밥제조경비는 1일 작업량 대비 인건비 및 1일 기계비용(유류대, 감가상각비, 수리비, 재료비)을 합하여 산출하였고, 물류비는 수요처까지 운송비용으로 산정한다.
8 인 기준)을 합하여 산출하였고, 간접노무비는 직접노무비의 10%로 산정하였으며, 경비는 전력비, 감가상각비, 수리수 선비, 안전관리비, 보험료, 소모품비, 세금공과를 합하여 산출하였다. 일반관리비는 직접인건비 및 경비의 3%로 산정하였고, 수수료는 직접인건비및 경비의 10%로 산정하였다.
조사 대상지는 수종 갱신지, 천연림보육지, 간별지로 구분하여 각 유형별로 톱밥 1m³의 생산비 (원목수집인건비+톱밥제조비+물류비)의 합계로 계산하였다. 원목수집인건비는 1일 수집작업량 대비 인건비로 환산하였으며, 톱밥제조경비는 1일 작업량 대비 인건비 및 1일 기계비용(유류대, 감가상각비, 수리비, 재료비)을 합하여 산출하였고, 물류비는 수요처까지 운송비용으로 산정한다.
집재작업의 조사작업시간은 집재작업 18싸이클로 2시간 51분 29초를 조사하였으며, 싸이클타임 평균은 14분 11초로 계산되었다. 요소작업별로는 기타시간이 53.
1m로 조사되었다. 집재작업의 조사작업시간은 타워야더 집재작업 16회(싸이클)로 2시간 22분 20초를 조사하였으 며, 싸이클타임 평균은 8분 54초로 계산되었다.
톱밥 1m³의 생산비는 순 제조원가, 일반관리비, 수수료의 합계로 산정하였으며, 또한, 포대생산일 경우와, 벌크생산일 경우로 나누어서 산정하였다.

대상 데이터

산림바이오매스의 이용사레로서 톱밥을 이용하여 분석을 실시하였다. 대상지로서 홍천국유림관 리소, 평창산림조합, 춘천농업센터의 톱밥생산으 공정분석, 1m³당 생산비 분석 및 경제성 검토를 실시하였다(서영완과 차두송, 2002).
목질바이오매스의 자원량에 대해서는 1990년대말 산림과학원에서 폐재에 대한 조사를 실시하 였다. 연구에서 폐재를 발생원인별로 임지 폐목재, 산업가공 폐목재, 생활 폐목재, 건설 폐목재, 물류 폐목재 등으로 구분하고 있는데. 1998년 기준 국내 폐목재 총발생량을 10.

성능/효과

185 원이다. 생산과정별 구성비는 포대생산일 경우는 재료비 67.5%, 노무비 15.3%, 경비 13.7%, 수수료 2.7%, 일반관리비 0.8%이고, 벌크생산일 경우는 재료비 70.5%, 노무비 10.6%, 경비 15.6%. 수수료 2.
집재작업의 조사작업시간은 집재작업 18싸이클로 2시간 51분 29초를 조사하였으며, 싸이클타임 평균은 14분 11초로 계산되었다. 요소작업별로는 기타시간이 53.9%로 임업기계를 이용한 집재작업이 숙달되지 않아서 집재작업이 순조롭게 진행되지 않고 1회 집재작업 후 연속적으로 집재작업이 원활이 이루어지지 않는 등의 이유로 작업시간보다는 지연 및 기타시간의 비율이 높게 나타남을 알 수 있었다.
작업비용으로는 HAM200집재기에 의한 집재 작업이 가장 효율적인 것으로 나타났으나, 집재거 리가 약 22m정도로서 거리에 대비한 비용분석은별 의미가 없으며, 또한 시간당 집재재적 및 1일 집재량이 가장 작게 산출되어, HAM200집재기에 의한 집재방법은 실제적으로는 효과가 약한 판단된다. 그러나 이에 비하여 산악지형의 급경사 지에서 이용되고 있는 고성능 임업기계에 속하는 타워야더는 싸이클타임도 빠르고, 평균집재거라도 4가지 방법중에서도 가장 길며, 시간당 집재 재적 및 1일 집재량이 가장 큰 값을 나타내고 있다.

후속연구

따라서 이제는 에너지 효율적인 측면이 아니라, 경제적으로 혹은 효과적으로 산재된 바이오매스를 어떻게 효율적으로 수집하는가에 따라 이 바이오매스자원의 효율적인 이용의 성패가 달려 있다고 하겠다. 따라서 산지로부터 직접 수확해 연료의 형태로 가공하기보다는 1차적인 이용 용도를 가질 수 있도록 관련 목재산업의 부홍이 필요하며 또한 이러한 목재를 가공하여 만든 제품이 지구환경에 어떤 영향을 끼치고 있으며 어떻게 지구환경에 이바지하고 있다는 등의 내용에 대한 교육과 지도가 필요할 것이다. 즉 산림의 목질계 바이오매스가 연료로서의 역할 뿐만 아니라 1차적으로 목제품으로 탄소고정의 기능을 계속 수행하면서 차후 제품으로서의 기능을 상실하거나 더 이상 필요한 용도로 사용할 수 없을 때 연료로서 다시 가공해 이용하는 다단계적인 목재의 이용도 고려해 볼 수 있을 것이다.
또한 구체적으로 산림바이오매스의 활용을 촉진하기 위해서는 산원지에서의 생산단계부터 1차가공에 이르는 단계가 수요자의 조건에 맞도록 그 접근 가능성이 제시되어야 할 것이며, 목재칩및 톱밥의 경우에는 부산물이 생산되는 인근에서 곧바로 생산되어져야 경제적 타당성이 있는 것으로 나타났으며, 이러한 경제적 타당성을 위해서는 이동식 치퍼와 같은 장비의 활용이 요구된다고 할 수 있다.
또한, 산림바이오매스 에너지가 수확 · 운송비용의 측면에서 현실적인 어려움이 있는 것이 사실 이지만 산림바이오매스의 에너지이용이 에너지 효율의 관점에서 문제가 없으며, 이산화산소 배출량의 면에서도 화석자원과 상당한 비교우위를 점하고 있는 점을 볼 때 국내의 도입에 있어서도 위의 사실을 강조하면서 비용절감을 위한 기술개발에 노력하도록 하여야 할 것이다. 또한 외국의 사례에서와 같이 바이오매스 이용경비에 대해서는 운송경비가 차지하는 비율이 높은 점을 감안할 때 임도와 같은 산림내 기반정비의 디자인과 기술개발이 산림공학분야의 연구자와 기술자의 과제라고 생각된다.
NREL은 이외에 바이오매스 가스화에 의한 메탄올 생산기술(1996년까지 100톤/일 처리 PDU 건설). 미세조류 바이오디젤(1996 년까지 소형실증장치 건설) 생산기술, 유기성 폐기물 메탄가스화 장치기술의 개발을 추진하고 있으며, 1996년 에너지작물 부문은 10년간 재배시험 결과를 총정리할 예정이다.
따라서 산지로부터 직접 수확해 연료의 형태로 가공하기보다는 1차적인 이용 용도를 가질 수 있도록 관련 목재산업의 부홍이 필요하며 또한 이러한 목재를 가공하여 만든 제품이 지구환경에 어떤 영향을 끼치고 있으며 어떻게 지구환경에 이바지하고 있다는 등의 내용에 대한 교육과 지도가 필요할 것이다. 즉 산림의 목질계 바이오매스가 연료로서의 역할 뿐만 아니라 1차적으로 목제품으로 탄소고정의 기능을 계속 수행하면서 차후 제품으로서의 기능을 상실하거나 더 이상 필요한 용도로 사용할 수 없을 때 연료로서 다시 가공해 이용하는 다단계적인 목재의 이용도 고려해 볼 수 있을 것이다.

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