[산업기술] 덴마크, 세계 최대 규모의 바이오에탄올 플랜트 설립

- 연간 540만ℓ 생산규모 -

- 밀짚, 나무조각으로 친환경적인 2세대 바이오에탄올 생산 -

□ 개요

 ○ 미국, 브라질 등에서 많이 생산하는 제1세대 바이오에탄올은 원료로 옥수수, 사탕수수 등 식용농작물을 사용, 윤리문제뿐 아니라 원료작물의 대량생산을 위한 산림벌채를 유발해 지구온난화를 가속시킨다는 비난을 받음.

 ○ 덴마크에서 개발한 2세대 바이오에탄올은 폐기되는 농작물 찌꺼기(셀룰로오스)를 원료로 해 이러한 문제를 일으키지 않고, 생산단가가 ℓ당 0.31달러로 휘발유와 비슷해 경제성이 있음.

 ○ 덴마크 최대 에너지회사인 Dong Energy사는 바이오에너지 전문회사인 Inbicon을 설립, 2003년 8월에 시범 플랜트의 개발을 시작했으며, 올해 11월 상업용 플랜트를 완공함.

 ○ 2세대 바이오에탄올의 핵심기술은 발효공정인데, Dong Energy사는 효소 제공회사로 덴마크의 Novozymes사를 선정함. Novozymes사는 2세대 바이오에탄올을 위해 생산 및 제공이 가능한 효소들의 개발에 성공, 높은 효율의 에탄올 생산을 선보임.

 ○ Inbicon사의 바이오에탄올 생산 개요

  - 연간 생산량 : 540만ℓ. Statoil에 공급 예정

  - 원료 : 밀짚 3만 톤(시간당 4톤 처리 가능). 효소는 Novozymes와 Danisco Genencor가 공급

  - 부산물

   · 목질(리그닌) 8250톤, 화력발전소의 연료로 사용

   · C5 당밀(molasses) 1만1000톤. 동물사료, 혹은 바이오가스 생산에 사용

Kalundborg시에 위치한 Inbicon 바이오에탄올 플랜트

자료원 : Inbicon

□ 기술 및 공정

 ○ 2세대 바이오에탄올 생산공정은 아래와 같이 분류됨.

  ① 사전처리

  ② 효소 투입, 포도당, 목당 발효(부산물로 목질이 나옴.)

  ③ 숙성과정

 ○ 사전처리과정에서 원료를 물에 불려 잘게 썬 뒤 185도의 고온과 15bar의 압력을 가해 딱딱한 목질구조를 분해시킴. 사전처리를 거친 원료는 건조한 상태(건조율 30~40%)로 나오기 때문에 물과 에너지 소비가 적은 편임.

밀짚 사전처리 전과 후의 모양

자료원 : Inbicon

 ○ 다음 단계는 사전처리를 거친 공급원료에 효소를 첨가하는 것임. Novozymes사에서 개발한 효소를 첨가하면 사전처리된 원료가 당류가 되는데, 이를 발효시켜 증류하면 에탄올이 만들어짐.

 ○ 부산물로 나오는 목질은 화력발전소 연료로 사용되고 당밀은 동물사료, 공장에서 나오는 폐수는 전량 재활용됨.

바이오에탄올 공정과정

자료원 : Inbicon

 ○ Novozymes사는 2세대 바이오에탄올 생산을 위한 효소 성능 향상 및 첨가량 저감을 위한 연구개발을 진행 중임. 2012년까지 효소들의 비용을 더욱 저감시키고, 원료로 옥수수 여물의 이용을 가능토록 하는 효소 개발에 박차

 ○ Inbicon사는 설비 및 생산공정 관련 15가지 특허를 출원했음.

□ 기대 효과

 ○ 바이오에탄올은 휘발유와 혼합돼 사용될 수 있기 때문에 연료의 공급을 늘리면서도 CO₂ 배기량을 줄일 수 있음. 덴마크는 2012년까지 차량연료의 10% 이상을 신재생에너지로 대체하는 것을 목표로 삼고 있는데, 바이오에탄올 연료가 목표달성에 큰 역할을 할 것으로 기대함. Inbicon은 지난 6월 Statoil사에 바이오에탄올 500만ℓ를 공급하기로 합의했음. Statoil사는 2006년부터 1세대 바이오에탄올 5%를 섞은 휘발유를 판매하고 있었으나, 2010년부터 2세대 바이오에탄올을 판매할 예정임.

 ○ 곡물이 아닌 곡물 부산물을 공급원료로 사용하기 때문에 농가에 새로운 수익을 가져다 주고 지역경제의 발전으로 이어짐.

 ○ Inbicon사의 플랜트는 상업용이지만 바이오에탄올 최대 생산국인 미국과 브라질의 잠재고객들을 유치하는 데에도 기여할 것으로 예상됨. 또한 효율성 향상, 공정 최적화를 위한 연구개발 지속 진행, 바이오에탄올 플랜트사업의 시장선점을 위한 교두보를 마련할 것임.

자료원 : Inbicon(www.inbicon.com), Novozymes, Statoil, 일간지 ING