[논문]인도네시아 바이오매스 반탄화를 통해 제조된 고품위 고형연료의 활용

유지호

doi:10.7464/ksct.2020.26.4.239

인도네시아 바이오매스 반탄화를 통해 제조된 고품위 고형연료의 활용
Utilization of Upgraded Solid Fuel Made by the Torrefaction of Indonesian Biomass 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.26 no.4, 2020년, pp.239 - 250

초록
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바이오매스는 풍부한 신재생에너지로 화석연료에 의한 온실가스 배출을 줄일 수 있는 자원으로 활용될 수 있다. 인도네시아에서는 경제성이 우수한 대량의 조림지 부산물과 팜 부산물이 발생된다. 일반적으로 바이오매스들은 낮은 열량 및 연소 효율에 의해 연료로서 사용하기 어려운 경우가 많다. 최근 이러한 바이오매스를 고품위 연료로 전환하는 반탄화 기술 개발이 활발하며, 유럽을 중심으로 다수의 생산 설비가 상용화되었다. 우리나라는 현재 ~ 2 million ton yr-1 이상의 혼소용 우드팰릿을 동남아시아에서 수입하고 있다. 하지만 반탄화 연료 시장은 아직 열리지 않았고, 추후 국내 기술 및 시장 환경 성숙에 따라 도입되리라 예상된다. 인도네시아 현지 혼소용 연료로서 반탄화된 조림지 부산물은 신재생에너지 확대 정책(feed-in-tariff, FIT) 하에서 경제성 확보 가능하다. 하지만 팜 부산물인 EFB (empty fruit bunch, EFB)를 혼소용 연료로 사용하기 위해서는 알카리 금속 제거에 따른 경제성 저하 극복 방안이 강구되어야 한다. ETS (emission trading system, ETS)와 CDM (clean development mechanism, CDM)제도의 지원을 받는 경우 EFB는 연료 민감성이 낮은 시멘트 소성로에서 기존 석탄을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Biomass is an abundant renewable energy resource that can replace fossil fuels for the reduction of greenhouse gas (GHG). Indonesia has a large number of cheap biomass feedstocks, such as reforestation (waste wood) and palm residues (empty fruit bunch or EFB). In general, raw biomass contains more than 20% moisture and lacks calorific value, energy density, grindability, and combustion efficiency. Those properties are not acceptable fuel attributes as the conditions currently stand. Recently, torrefaction facilities, especially in European countries, have been built to upgrade raw biomass to solid fuel with high quality. In Korea, there is no significant market for torrefied solid fuel (co-firing) made of biomass residues, and only the wood pellet market presently thrives (~ 2 million ton yr-1). However, increasing demand for an upgraded solid fuel exists. In Indonesia, torrefied woody residues as co-firing fuel are economically feasible under the governmental promotion of renewable energy such as in feed-in-tariff (FIT). EFB, one of the chief palm residues, could replace coal in cement kiln when the emission trading system (ETS) and clean development mechanism (CDM) system are implemented. However, technical issues such as slagging (alkali metal) and corrosion (chlorine) should be addressed to utilize torrefied EFB at a pulverized coal boiler.

주제어

표/그림 (20)

그림 Figure 1. Deforestation area in Indonesia.
표 Table 1. Classification of Biomass Resources (Adapted from EUBIA (2007))
그림 Figure 2. Reforestation plan in Indonesia (2019-2030).
그림 Figure 3. Estimation of dried EFB amount from a standard POM.
표 Table 2. Carbohydrate composition of biomass (wt.%)
그림 Figure 4. The number of publications with a keyword of "torrefaction".
그림 Figure 5. Increased energy density by torrefaction.
그림 Figure 6. Conversion of various biomasses into homogeneous solid fuel.
그림 Figure 7. Advantage of biomass torrefaction for solid fuel production.
표 Table 3. List of torrefaction reactor type
표 Table 4. Advantage/disadvantage of various torrefaction reactors
표 Table 5. Commercial and demo. scale torrefaction references
그림 Figure 8. International torrefaction activity.
표 Table 6. List of companies participating IBTC
표 Table 7. Torrefaction papers published in Korea during last 10 years
그림 Figure 9. Imported amount of wood pellet by year.
그림 Figure 10. General introduction of Indonesia.
표 Table 8. RPS by year
그림 Figure 11. Indonesia energy outlook.
표 Table 9. Pulverized coal (PC) power plant in Indonesia

AI 본문요약
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문제 정의

연구의 목적은 석탄 혼소용 연료로서 바이오매스를 석탄과 유사한 성질(분쇄성, 발열량 등)을 갖도록 하는 것이다. 또한 국내･외에서 미활용되는 바이오매스의 활용 범위를 확대하고자 하는 목적으로 반탄화에 따른 연료로서의 성질 변화를 연구하였다. 최근 신재생에너지공급인증서(Renewable energy credit, REC) 제도 변화에 따라 국내 미활용 자원의 반탄화에 따른 연료 특성 변화를 연구하는 노력이 확대 되리라 예상된다.
반탄화 시장은 아직 열리지 않았으므로, 본 논문에서는 동일시장을 갖는 우드팰릿 시장을 기반으로 기술하였다. 바이오매스는 석탄과 대비하여 경제성이 떨어지므로 정부의 정책적 지원에 의해 경제성 확보되는 경우에만 성장할 수 있다.
본 논문에서는 고형 연료화를 위한 인도네시아 바이오매스의 잠재력, 반탄화에 의한 일반적인 연료 특성 변화, 반탄화 기술 동향 및 반탄화 고형연료의 잠재적 시장에 대해 논의하였다. 인도네시아 산림 부산물과 팜 부산물(EFB)은 수거 및 이송비용이 상대적으로 낮아 원료 가격 경쟁력이 있으며, 발생량이 각각 30 million ton yr^-1 이상으로 풍부하므로 연료화를 위한 좋은 feedstock이다.
현재 인도네시아의 미활용 바이오매스 부산물 중에 많은 발생량에 의해 큰 경제적, 사회적 파급효과가 예상되는 대상은 조림지 산림 부산물과 팜부산물(특히 empty fruit bunch, EFB)이다. 본 논문에서는 이들을 반탄화하여 고품위 고형연료를 제조 시 연료 특성 변화와 기술개발 동향 및 잠재적 시장에 대해 논의하였다.
7). 연구의 목적은 석탄 혼소용 연료로서 바이오매스를 석탄과 유사한 성질(분쇄성, 발열량 등)을 갖도록 하는 것이다. 또한 국내･외에서 미활용되는 바이오매스의 활용 범위를 확대하고자 하는 목적으로 반탄화에 따른 연료로서의 성질 변화를 연구하였다.

대상 데이터

향후 혼소용 바이오매스 연료 시장 확대 및 이에 따른 미활용 바이오매스연료 사용의 증가 예상된다[22]. 발전소 연료로는 알카리 금속 함량이 낮은 산림부산물을 원료(feedstock)로 제조된 반탄화 팰릿을 사용함으로써 슬래깅 문제 및 연소 효율저하 없이 혼소율 증가시킬 수 있다.

성능/효과

온실가스 배출 세계 12위로 41% 온실가스 감축 목표를 제출하였다. 현재 FIT 제도를 시행 중이며 계통한계 가격(system marginal price, SMP)에 차별을 두어 신재생 에너지에 의한 전력 생산을 지원하고 있다(석탄 ~6 c kWh^-1, 신재생에너지원 ~12 c kWh^-1 at Riau).

후속연구

인도네시아를 포함하는 동남아시아 바이오매스 수입량은 REC 가중치 감소에 의해 향후 현 상태를 유지할 가능성이 높고, EFB는 폐기물로 분류되어 국내에 수입될 수 없다. 국내 반탄화 바이오매스시장은 아직 열리지 않았지만 향후 RPS 의무공급량의 증가를 포함하는 신재생에너지 확대 정책의 강화, 대량 생산에 따른 경제성 개선, 분산발전 및 prosumer의 발달에 따른 소형 바이오매스 발전(연소, 가스화)의 증가 등은 반탄화 연료의 새로운 비즈니스 모델을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 인도네시아의 시멘트 소성로 열원으로 EFB를 포함하는 대부분의 바이오매스 연료를 사용할 수 있다.
결국 폐기물 재활용에 따른 정책 지원 등의 추가적인 지원이 있어야 EFB의 혼소용 고품위 연료화는 실현될 수 있으리라 판단된다. 또는 부가가치가 높은 바이오촤 등으로의 전환 등을 통해 폐기물로서의 EFB의 재활용 가능하리라 생각된다.
슬래깅과 부식 문제가 없는 반탄화 우드팰릿은 인도네시아 미분탄 발전소에 적용 시 FIT 제도에 의해 경제성 확보할 수 있을 것이다. 우리나라가 인도네시아 현지 바이오매스 연료화 사업에 참여 시 CDM을 통한 경제성 개선 및 해외 CO₂ 감축 가능하리라 판단된다.
인도네시아는 2020년 초에 ETS 제도를 연내 시행할 계획임을 발표하였다. 이를 통해 시멘트 산업에서 바이오매스 연료 사용에 따른 석탄 대비 가격 경쟁력 확보할 수 있으리라 판단된다. 우리나라기업들이 인도네시아 현지 바이오매스 연료화 사업에 참여 시 청정개발 체제(clean development mechanism, CDM) 통한 온실가스 해외 감축분 기여를 통해 추가적인 경제성 개선 가능할 수 있다.
2020년 기준 의무 공급 비율은 7%이며 2023년에는 10%까지 확대될 예정이다. 향후 3020 정책 지속에 따라 더욱 확대될 것으로 예상된다.

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PT. Indocement Tunggal Prakarsa TBK ADR 2018 Q1.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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