美 캘리포니아, 신재생에너지산업 현장을 가다(하)

- 조류(Algae) 바이오연료, 대체 연료 개발과 곡물 에너지화 문제의 해법 -

- 식물성 오일은 자동차 연료로, 부산물은 가축 사료로 이용해 일석이조 -

 

 

 

□ 폭발적으로 성장하는 조류(Algae) 바이오연료 시장

 

 ○ 조류 바이오연료란 무엇인가

  - 조류는 수중생활을 하는 단순한 식물을 분류한 군으로 대부분 광합성 작용을 하는 단세포체 또는 다세포체 식물임.

  - 지구상에서 가장 오래된 생명체 중 하나이며 햇빛, 이산화탄소, 물만 있으면 혹독한 기후와 다양한 환경 속에서도 생존할 수 있음.

  - 넓은 토지와 담수를 필요로 하지 않으며 폐수, 반염수, 바닷물(염수)에서도 자랄 수 있음.

  - 하루동안 자신의 무게보다 몇 배 이상 불어날 수 있을 정도로 식물 중 성장 속도가 가장 빠름. 이산화탄소와 태양광을 원료로 광합성을 해 옥수수나 잡초(Rapeseed) 등 다른 식물에 비해 15배 이상의 식물성 오일(vegetable oil)을 생산할 수 있음.

  - 옥수수는 에이커당 10~20갤런, 콩은 40~50갤런, 잡초는 120~150갤런의 식물성 오일을 생산할 수 있으나 조류는 5000~1만 갤런을 생산할 수 있음.

  - 이러한 조류의 광합성 작용으로 얻어지는 식물성 오일은 석유 대신 자동차 연료로도 이용할 수 있음.

     

연간 에이커당 식물성 오일 생산량

(단위 : 갤런)

자료원 : 미국 에너지부

     

 ○ 급부상하는 조류 바이오연료 시장

  - 에너지 컨설팅 회사인 Emergiing Markets Online의 ‘Algae 2020’ 보고서에 따르면, 조류 바이오연료 시장은 전 세계적으로 향후 10년간 급속하게 성장할 것으로 전망됨.

  - 이 보고서에 따르면, 미국과 유럽 등지에서 바이오연료 시장이 급속하게 성장하고 있으며 바이오연료의 원료가 되는 옥수수, 콩, 평지씨(rapeseed)의 수요를 공급이 따라가지 못함.

  - 이로 인해 바이오연료의 원료가 부족한 현상이 나타나며 옥수수와 콩 등을 바이오연료로 계속 사용하면 가축 사료와 식량 부족 현상을 초래할 가능성도 있어 전 세계적인 식량 분쟁을 유발할 수 있음.

  - 반면 조류는 옥수수, 콩, 평지씨보다 훨씬 많은 양의 바이오연료를 생산할 수 있지만 곡물을 연료로 전용하지 않아 매력적인 대체 바이오연료 생산 원료로 각광받음.

  - 또한 조류는 바닷물(염수), 담수, 오염된 물에서도 살 수 있어 바이오연료 공장 설립 부지 선정이 용이하며, 식물성 오일과 함께 배출된 물을 다시 이용할 수 있어 물 절약에도 유리함.

  - 광합성 작용을 할 때 이산화탄소를 소비하므로 지구 온난화 방지에 기여할 수 있고, 정화되지 않은 하수 물질과 가축 배설물을 조류의 먹이로 이용할 수 있어 자원의 재활용 효과가 높은 것도 장점임.

  - 조류의 활용가치가 높고 조류 바이오연료 시장의 성장 잠재력이 큰 만큼 지난 6월 석유회사인 엑슨 모빌사가 조류 바이오연료 벤처기업인 Synthetic Genomics사에 5~6년간 6억 달러가 넘는 투자를 결정하는 등, 대형 석유회사 및 항공회사들이 조류 바이오연료 시장에 많은 관심을 보임.

     

□ 조류 바이오연료 개발회사 관계자가 전하는 미래 에너지로서의 조류 바이오연료

     

 ○ Sun Eco Energy사 개요

  - 2007년 캘리포니아 치노(Chino)에 설립된 Sun Eco Energy사는 바이오연료 상용화를 위해 캘리포니아 임페리얼 밸리(Imperial Valley) 350에이커 규모의 양어장(fish farm)을 매입해 조류를 기르고, 이를 통해 식물성 오일과 가축용 사료 보충제(livestock feed supplement)를 생산함.

  - 현재 1만 에이커 대지에 3억3000만 갤런의 식물성 오일과 3억 갤런의 가축 사료 보충제를 생산할 수 있는 조류 농장(Algae farm)을 건설 중임.

  - 미국, 캐나다, 멕시코 등지에서 운송 서비스를 제공하는 J.B. Hunt사와 손잡고 J.B. Hunt사의 대형 트럭에 조류 바이오연료와 일반 디젤 혼합연료를 주유해 100만 마일 주행 테스트를 함.

     

임페리얼 밸리에 위치한 조류 농장

자료원 : Sun Eco Engergy사 홈페이지

 

 ○ 곡물의 에너지화 비난을 피하면서 디젤을 대신할 수 있어

  - 조류의 광합성 작용과 서식 환경에 인공적인 변화를 줌으로써 에이커당 연간 6만6000갤런의 식물성 오일과 6만 갤런의 가축용 사료 보충제를 생산하며, 이 때 나오는 물은 다음 생산과정에 재활용함.

  - 2007년부터 18차례에 걸쳐 조류 식물성 오일과 가축용 사료 보충제를 생산했으며 한 번 생산에 평균 21~28일이 소요됨.

  - 여기서 나오는 식물성 오일의 경우, 바이오디젤 및 일반 석유와 혼합하면 신재생 디젤(renewable diesel) 연료를 만들수 있으며 이에 따라 연료의 양을 극대화 할 수 있음.

  - 식물성 오일을 생산하는데 드는 비용은 갤런당 80센트 정도이며 디젤과 품질이 유사해 대형 트럭, 기관차, 선박 등의 연료로 이용할 수 있음.

  - 또한 오일의 성분상 윤활유 역할도 할 수 있어 별도의 윤활유를 구입할 필요가 없으며 디젤과 응고점이 비슷해 겨울에도 사용할 수 있음.

  - 식물성 오일을 생산한 이후 부산물로 나오는 가축용 사료 보충제는 소, 돼지, 닭, 칠면조 등의 가축 사료로 이용할 수 있음.

  - Sun Eco Engergy사는 식물성 오일과 가축용 사료 보충제를 정유업자와 농장에 각각 판매하며 보유한 기술을 라이선스 형태로 제 3자에 제공해 이윤을 창출하는 전략을 취함.

  - 한국 시장 진출에도 관심이 있으며 자사의 기술과 한국의 자본을 결합하는 방식으로 협력하는 방안을 모색 중이라고 회사 관계자가 전함.

     

Sun Eco Engergy사의 식물성 오일과 가축용 사료 보충제

   

□ 시사점

     

 ○ 조류 바이오연료 시장의 성장 가능성 높아

  - 석유와 같은 화석연료 대신 사용이 지속 가능한 바이오연료에 대한 관심이 많아짐. 최근 상승하는 석유 가격도 일반인들이 바이오연료에 관심을 갖게 하는 동기로 작용함.

  - 옥수수나 콩을 이용한 바이오연료 개발은 곡물의 에너지화를 초래해 장차 전 세계적인 식량 문제를 유발할 수 있음.

  - 조류 바이오연료는 조류의 광합성 작용으로 얻을 수 있는 식물성 오일을 일반 석유와 혼합하거나 독자적으로 사용해 석유를 대체할 수 있으며, 이산화탄소를 제거하고 물을 재활용하는 등 환경 문제 해결에도 기여할 수 있음.

  - 또한 부산물을 가축용 사료 보충제로 활용할 수 있다는 점에서 유력한 바이오연료로 각광받음.

     

 ○ 우리나라에서도 조류 바이오연료 개발 가능성 커

  - 국토 삼면이 바다로 둘러싸여 있고 저수지와 댐, 양식장이 산재해 다양한 조류가 담수와 해수에 널리 분포해 있는 우리나라에서는 조류 바이오연료 개발 가능성이 큼.

  - 미국 에너지부가 조류 바이오연료 기술 로드맵을 발표하는 등 조류 바이오연료 개발에 적극적인 상황에서 국내 관련 기업은 산학협동과 미국 등 선진기술을 보유한 조류 바이오연료 업체와의 기술 제휴 등을 통해 경제성 있는 조류 바이오연료 생산기술을 개발하는 데 노력해야 함.

     

     

자료원 : SunEco Energy사 관계자 인터뷰 및 홈페이지, Algae 2020 보고서, NY Times, Sciece Daily 등 현지 언론, 美 에너지부 홈페이지, KOTRA 로스앤젤레스KBC 자체보유정보 종합