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목질계 바이오매스를 이용한 바이오에너지 기술개발 동향
Trend on Technology Development of Bioenergy from Woody Biomass 원문보기

Journal of forest science, v.25 no.2, 2009년, pp.131 - 138  

권구중 (강원대학교 산림환경과학대학) ,  김남훈 (강원대학교 산림환경과학대학)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, various efforts for the extended utilization of woody biomass has been attempted due to the fact that global warming, energy and environmental problems are urgent ones to be solved. Development of new energy sources at our national security level is desperately needed as we depend on almos...

주제어

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문제 정의

  • 유럽에서는 목질계 바이오에탄올의 효율적인 생산을 위한 신기술 개발에 관심을 갖고 2002년부터 유럽국가가 공동으로 이미 1단계 연구 사업을 마무리하고, 현재 2단계 연구사업을 수행하고 있다. 2002년부터 2005년까지 3년간 유럽의 에너지안보와 친환경 미래수송연료의 보급확대를 위한 목질계 바이오에탄올의 효율적인 생산공정 개발을 목표로 6개국 7개기관이 참여하여 TIME (Technological IMprovement for Ethanol production from lignocellulose)라고 하는 연구사업을 수행하였다. 사업목적은 목질계 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 전반적인 공정상의 생산비용을 10-20%정도 절감할 수 있는 기술개발, 목질계 바이오에탄올 공정상의 단계별 성능 개선, 생산비용의 분석평가와 LCA (Life Cycle Assessment)에 의한 환경영향 평가이다.
  • 따라서 본 연구에서는 목질계 바이오매스에 대한 관심이 높아지는 현 시점에서 목질계 바이오매스를 원료로 이용한 에너지화의 기술개발 동향을 검토하고자 하였다.
  • 산림청에서는 제5차 산림기본 계획(Korea Forest Service, 2007)에서 숲가꾸기 부산물 수집비 지원 및 수집량 확대, 국산 소경재 등을 이용한 바이오에너지 산업육성, 목질계 바이오매스 수집체계 개선 및 안정적 공급망 구축, 친환경적 임도 설치 및 관리 등을 확대하는 방안을 제시하였다. 이것은 산림자원의 경제적, 환경적 가치를 증진하고 산림관리 인프라 확충으로 비용절감 및 생산성을 향상시켜 미래 친환경 산업으로 목재산업을 육성하고자 하는데 목적이 있다. 또한 목질계 바이오매스 자원이 다른 자원들과 비교해서 경제성에서 뒤지지 않기 위해서는 에너지 생산지와 사용지가 근거리에 위치해야 한다.
  • 즉, 리그닌과 헤미셀룰로오스를 다량으로 함유하는 목질계 바이오매스를 원료로 한 바이오에탄올의 생성에서 전처리공정의 중요성이 더욱 높아진다. 이것의 목적은 바이오에탄올 제조공정에서 다당류의 가수 분해 및 에탄올 발효의 효율을 높이기 위한 것이다. 이러한 전처리 방법으로는 산, 알칼리(Silverstein et al.

가설 설정

  • 목재 펠릿은 숲가꾸기 산물이나 제재소 등에서 발생하는 목재부산물을 톱밥과 같은 작은 입자로 분쇄, 건조, 압축하여 성형한 난방원료로 경유를 사용할 때보다 이산화탄소 발생을 1/12 수준으로 경감시킬 수 있어 저탄소 녹색성장시대에 적합한 친환경 대체에너지라 할 수 있다. 펠릿의 길이는 10~20 mm, 직경 6~15 mm로 하며 최대 25 mm까지 가능하며, 가정용으로는 6 mm 정도가 적합하다. 이것은 고착시키기 위한 접합제 등의 첨가없이 고온 압축과정을 거쳐 생산되는 것으로 열량은 대략 4500 ㎉/㎏이며, 난방유 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
목질계 바이오매스의 구성 요소는? 이를 위해 이산화탄소 감축을 위한 신・재생에너지 개발 정책과 연계하여 목질계 바이오매스를 활용한 대체에너지 개발이 주목을 받고 있다. 목질계 바이오매스는 농업폐기물, 산림폐기물 등의 유기물로 셀룰로오스(Cellulose), 헤미셀룰로오스(Hemicellulose) 및 리그닌(Lignin)으로 구성되어 있다. 이것은 대기중의 이산화탄소를 증가시키지 않는 탄소중립적(Carbon-neutral)특성을 가지고 있으며, 연소과정은 화석연료와 비교해서 황산화물이 거의 발생하지 않는 친환경적인 청정에너지원이다.
목질계 바이오매스의 특성은? 이것은 대기중의 이산화탄소를 증가시키지 않는 탄소중립적(Carbon-neutral)특성을 가지고 있으며, 연소과정은 화석연료와 비교해서 황산화물이 거의 발생하지 않는 친환경적인 청정에너지원이다. 또한 해외에서 수입해서 한번 소비하면 재생되지 않는 화석연료와는 달리 목질계 바이오매스는 국내 부존자원을 활용할 수 있는 특성과 재생산이 가능한 자연순환적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성들로 인해 목질계 바이오매스는 기후변화협약에 대한 대응과 에너지 자립에 중요한 역할을 담당할 것으로 기대를 하고 있다.
목질계 바이오매스를 이용하여 에너지화하는 기술은 어떻게 나눌 수 있는가? 1). 일반적으로 가스화, 열분해, 탄화와 같은 열화학적 변환을 통하여 에너지화하는 기술과 메탄올, 에탄올, 수소와 같은 생물화학적 변환을 통하여 에너지화하는 기술로 크게 나눌 수 있다. 이들 열화학적 및 생물화학적 변환기술은 연료 및 전기와 열을 생산하여 내부 및 외부에 공급이 가능하기 때문에 최근 고유가로 인한 화석연료의 대체 에너지 개발기술로서 관심이 집중되고 있다(김정대 등, 2008).
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