[논문]바이오에너지 원료작물 생산 및 연구동향

김광수; 김용범; 장영석; 방진기

doi:10.5010/jpb.2007.34.2.103

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The increasing industrialization of the world has led to precipitous rise for the demand of petroleum-based fuels. The world is presently confronted with the twin crises of fossil fuel depletion and environmental pollution. The search for alternative fuels, which promise a harmonious correlation wit...

The increasing industrialization of the world has led to precipitous rise for the demand of petroleum-based fuels. The world is presently confronted with the twin crises of fossil fuel depletion and environmental pollution. The search for alternative fuels, which promise a harmonious correlation with sustainable development, energy conservation, efficiency and environmental preservation, has become highly pronounced in the present. Bioenergy is playing an increasingly important role as an alternative and renewable source of energy. Use of Bioenergy has several potential environmental advantages. The most important perhaps is reduction in life cycle greenhouse gases emissions relatives petroleum fuels, since bioenergy is derived from plants which convert Carbon dioxide ($CO_{2}$) into Carbohydrates in their growth. Bioenergy includes solid biomass, biomas and liquid bio-fuels which are fuels derived from crop plants, and include biomass that's directly burned. The two most important bio liquid fuels today are bioethanol from fermenting grain, grass, straw or wood, and biodiesel from plant seed oil.

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문제 정의

학.연 공동연구로 집중화된 연구체계로 전환하고 농업 현장에서 필요로 하는 현안문제를 연구과제로 발굴하여 현장의 문제를 해결하고자 바이오에너지 원료작물 탐색 및 개발, 바이오에너지 원료용 작물의 품종육성 및 작물생산 기술개발, 바이오에너지 작물생산 농기계 및 생력화 시스템 개발, 바이오매스 및 원료 부산물 부가가치 향상 기술개발 및 농업시설 내 에너지 실용화 기술 개발을 위하여 산.학.
따라서 바이오에너지 생산 확대 정책을 통한 바이오에너지 원료 작물의 재배는 유휴지 이용 대안으로 생각되고 있어 국내의 바이오에너지 산업이 정착되면 유휴지의 대체작물 재배로 인해 농민의 소득증대에 기여할 것으로 생각된다. 이러한 관점에서 바이오에너지 도입의 타당성, 국내외 바이오에너지 개발 및 이용 동향, 농업과의 관계 및 원료작물 연구 동향 등에 대하여 살펴보고자 한다.

성능/효과

그러나 최근 농촌진흥청에서 개발한 '선망, 은 생산량이 10 a 당 400 kg으로 향상되 었고 품질도 우수한 것으로 알려져 있다. 새로운 품종인 '선망'을 유채재배 최대 가능면적 55만 ha (휴경지 - 47, 800 ha, 이모작 농지 - 50만 2, 200 ha)에 재배하였을 경우 약 220만 톤의 유채 종자의 생산이 가능하며 이를 바이 오디 젤 (BD100)로 전환 시 약 94만 톤을 생산할 수 있다. 이는 농업용 경유 면세유 (06년 기준 164만 톤)의 57.
온실가스 (CO₂)의 발생 저감효과는 바이오에너지 원료 작물의 재배과정에서 식물이 광합성 과정 중 이산화탄소를 흡수하여 생체 내의 탄수화물이나 지질로 전환하는 작용을 통해 생체 내에 바이오매스의 형태로 저장하게 되고 이로부터 얻어지는 바이오에 너 지를 사용함으로서 일반 경유 사용 시에 비해 약 77 - 79% 정도의 온실가스 저감 효과를 나타낸다. 셋째, 에너지원의 다변화와 해외의존도 감소를 통한 에너지 안보의 강화이다. 현재 우리나라는 세계 7위의 석유 소비국가이며 사용되는 에너지의 약 97%를 수입에 의존하고 있어 국내의 경제도 국제 유가의 변동에 따라 크게 영향을 받고 있어 바이오에너지의 사용을 통하여 에너지 해외 의존도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 에너지원의 다변화에도 기여할 수 있을 것이다.
바이오에너지를 사용함으로써 발생하는 사회적 편익은 다음과 같다. 첫째, 바이오에너지를 생산할 수 있는 원료 작물을 국내에서 재배하여 바이오에너지를 생산하는 경우 국외로 지출되던 원유 수입액이 국내 소득으로 전환되어 원료 작물을 재배하는 농가의 소득이 발생하므로 소득 증대와 함께 관련 산업의 고용창출 효과가 발생한다. 둘째, 지구온난화를 유발하는 가스인 C₆의 발생량을 감소시킬 수 있다.

후속연구

한편 WTO 체제에서 가장 큰 타격을 받고 있는 우리나라의 농업 분야는 농산물의 국제 경쟁력이 대부분의 작물의 경우 1/4~1/10 정도로 낮으며, 2모작이 가능한 지역에서도 경제성이 낮아 토지의 활용도가 급속도로 떨어지고 있어 점차적으로 유휴지가 증대되고 있다. 따라서 바이오에너지 생산 확대 정책을 통한 바이오에너지 원료 작물의 재배는 유휴지 이용 대안으로 생각되고 있어 국내의 바이오에너지 산업이 정착되면 유휴지의 대체작물 재배로 인해 농민의 소득증대에 기여할 것으로 생각된다. 이러한 관점에서 바이오에너지 도입의 타당성, 국내외 바이오에너지 개발 및 이용 동향, 농업과의 관계 및 원료작물 연구 동향 등에 대하여 살펴보고자 한다.
브라질과 함께 세계 바이오에탄올 시장을 양분하고 있는 미국도 바이오연료 개발에 박차를 가하고 있으며, 2025년까지 중동산 원유수입량을 2005년 대비 25% 줄이고 전체 수송용 연료 가운데 3% 미만이었던 바이오에탄올 비중을 2025년에 5%까지 끌어 올릴 계획이다. 2005년 미국의 옥수수 및 콩 생산량은 각각 전 세계 생산량의 46%와 40%에 달해 바이오에너지의 생산에 그만큼 유리하며, 같은 해 생산된 옥수수의 11%가 바이오에탄올 원료로 사용되었고, 콩의 15%가 바이오디젤 생산에 사용되었다.
6%로 거의 전적으로 해외에 의존하고 있는 현실이고 농산물 수입개방에 따른 농업소득감소와 농가인구 감소 등이 확대되고 있다. 이러한 현실을 고려해 볼 때 농업정책 내에 바이오에 너 지 정책을 수립하여 에너지와 식량수급에 대한 국가 전략적 목표에 기반을 두고 체계적인 지원이 수반된다면 농업과 농촌에 적지 않은 변화를 가져오게 되는 새로운 기회 요인이 될 것이다.
(Walsh 2003, Sticklen 2006). 지금까지는 작물의 품종개발이나 생산량 증가 등의 목적이 식량자원으로서의 기능에 초점을 맞추어 연구가 진행되어 왔지만 앞으로의 연구방향은 바이오에너지 원료로서의 작물에 초점을 맞춘 품질이나 생산량 등에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다. 현재 전 세계에서 바이오디젤로 주로 이용되는 식물성유지는 콩, 유채, 해바라기, 쌀겨, 팜, 코코넛, 야자, 자트로파 등이 있으며, 이들 중에서 유채는 기름함량이 45% 로 높을 뿐만 아니라 올레인산 (C 18:1)의 함량이 높아 엔진을 오작동 시키는 온도인 저온 필터 막힘점 (Cold Filer Plugging Point, CFPP)이 -8℃ 로 코코넛 기름 (영상 17℃)보다 훨씬 낮아 추운 겨울철에도 안전하게 사용할 수 있는 장점이 있다.
특히 유기체인 바이오매스 (Biomass)를 이용해 기존 화석연료 사용시 발생하는 문제점인 공해 및 온실가스 발생을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자원고갈이라는 에너지 위기를 극복할 수 있는 대안이 될 전망이다 (Gereene 2004). 특히 고유가가 지속되고 있는 상황에서 바이 오디 젤과 바이오에탄올 등 바이오에너지가 일부 국가에서의 관심과 사용뿐만 아니라 전 세계적으로 상용화될 조짐을 보이면서 향후 바이오에너지에 대한 연구의 활성화가 예상된다. 우리나라에서도 지난 2006년 7월부터 바이오디젤의 상용화가 시작 되었으며, 바이오에탄올은 2008년 도입을 목표로 각종 평가와 연구가 진행 중이다.
향후 바이오에너지 활성화를 위해서는 원료인 유채를 비롯하여, 고구마, 옥수수 등 에너지작물 재배를 확대하는 노력이 필요하다는 데에는 의견이 일치하고 있으며, 현재 잉여생산이 발생되는 쌀 등의 식량작물 대신 에너지작물에 대한 전략적 육성 또한 필요하다. 우리나라의 에너지 해외 의존도는 96.

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