프로스트 앤 설리번 TECHVISION 2020, 제 2세대 바이오 연료에 대해 말하다

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2012-08-08 13:52

서울--(뉴스와이어)--바이오 연료 산업은 지난 십 년간 괄목할만한 성장을 기록해왔다. 이에 주된 요인은 기후 변화에 영향을 미친 이산화탄소 배출량 감소에 대한 필요성으로 나타났다. 이와 동시에 화석연료 비용 상승으로 인해 바이오 연료가 경쟁력을 갖춘 대안책으로 떠올랐다. 옥수수, 콩, 사탕수수와 같은 바이오 연료의 공급 원료에 대한 수요가 증가하면서 농업 부문에 가장 큰 영향을 미쳤다. 지역적으로 볼때, 미국, 유럽, 남미에서 가장 큰 성장이 이뤄졌으며, 그 중에서도 미국은 옥수수를 기반으로 한 에탄올의 최대 생산국으로, 브라질은 사탕수수를 기반으로 한 에탄올의 최대 생산국으로 부상했다. 한편, 유럽은 디젤동력 자동차에 대한 선호도가 높아 바이오디젤의 성장률이 더 높았다.

하지만 지난 십여년 동안의 성장 이후에 2012년 바이오 연료 산업은 2011년 말 미국의 세금공제 혜택이 폐지됨에 따라 경미한 침체기를 겪을 것으로 예상된다. 에탄올의 경우, 전년도 대비 생산량이 감소할 것으로 예상되고 있다. 에탄올과 바이오디젤 모두의 이윤폭이 적을 것으로 예상돼, 공장 폐쇄 가능성 역시 존재한다. 2011년 기상 악화, 높은 통화력, 생산비 상승 등 브라질에서 일어난 여러 사건들이 브라질의 경쟁력 약화시켜, 미국이 브라질을 추월해 최대 에탄올 수출국으로 부상했다.

지속가능성 인증에 대해 점점 더 엄격해지는 요건들이 2012년 또 다른 주요 과제가 될 것이다. 2011년 말, 국제식량정책연구소(IFPRI, International Food Policy Research Institute)는 간접적 토지 이용 변화(ILUC, Indirect Land Use Change) 모델 기반에 둔 연구 결과를 발표했다. 토지 이용 변화가 고려될 때, 바이오 연료에 기대했던 약 70%의 직접적인 절감 가능성은 희박해지고, 기존 화석 연료보다 17% 만이 더 절감될 것으로 나타났다. 최근 바이오 연료가 기대했던 것만큼 친환경적이지 않다는 발표가 잇따르고 있는데, 이번 발표도 그 중 하나가 되고 있다. 비연료 응용에도 동일한 공급 원료가 사용될 경우, 이러다할 요구 조건들이 있지 않기 때문에 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 드는 지속가능성 인증 절차 역시 일부 농업 관련 단체들로 하여금 바이오 연료 산업에 진출하기를 꺼리게하고 있다.

기술적인 측면으로는 2012년 제 2세대 바이오 연료를 생산하는 첫 번째 상용화 공장이 가동 되면서 대전환을 맞게 될 것으로 보인다. 제 2세대 바이오 연료란, 섬유소나 목질 섬유소를 함유하고 있는 바이오매스로부터 생산되는 바이오 연료이다. 이에 비해 제 1세대 바이오 연료는 당분, 탄수화물 또는 유성 원료로부터 생산된다. 제 2세대 바이오 연료에는 셀룰로오스 에탄올, BTL(Biomass-To-Liquid) 연료, 피셔-트롭쉬 합성 디젤(Fischer-Tropsch synthetic diesel) 등 다양한 종류들이 있다. 또한 바이오매스에서 바이오 연료로의 전환은 두 가지 방법을 통해 이루어진다. 첫 번째는 발효 또는 효소 가수분해를 포함하는 생화학화이며, 두 번째 방법은 열화학식으로, 차후에 합성연료로 전환되는 합성 가스를 생산하기 위해 주로 사용되는 방식이다.

바이오 연료와 식품산업이 동일한 농업 원료를 두고 서로 경쟁하는 현상이 발생되고, 이는 식량가 상승을 유도하고 있다는 “식량 대 연료” 이 쟁점화되면서 제 2세대 바이오 연료에 대한 관심이 높아졌다. 제 2세대 바이오 연료 생산에 농업 및 임산 폐자원이 주요 공급 원료로 쓰일 것으로 예상됨에 따라, 제 2세대 바이오 연료 개발로 “식량 대 연료”에 대한 문제뿐만 아니라, 에너지 안보 및 폐기물 관리 개선 등 국가적으로 중대한 사안들도 동시에 해결할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 지난 십년 간 이러한 선진 바이오 연료에 대한 연구 개발 활동이 학계 및 기업 모두에서 활발하게 이루어져왔다. 다양한 기술 개발사들의 수년간의 실험 이후, 첫 번째의 셀룰로오스 에탄올 상용화 생산은 2012년 10월 이탈리아 북부에서 진행될 것으로 예상된다. 60,000 tpa(2천만 갤런)의 공장은 Beta Renewables(Gruppo Mossi & Ghisolfi의 Chemtex 자회사와 TPG간의 합작투자)를 통해 운영되며, 특허 효소 기술에 기반을 두고 있다. 풀 잔여물과 밀짚이 주요 원료로 쓰여질 것이다. 앨버타주 에드먼턴에 위치한 Enerkem 공장, 캔자스주 휴고턴 내 Abengoa 공장, 미국 아이오와주 POR 공장 등 여러 공장들이 현재 공사중에 있으며, 2013년에서 2014년 사이에 이 공장들이 가동될 것으로 예상된다.

충분한 공급 원료 조달이 프로세스 확장에 가장 큰 과제로 꼽히고 있다. 개조 경제성에 따라, 어마한 양의 공급 원료가 공장에 공급되어야 한다. 하지만 농업분야는 계절성을 띠는 분야이기 때문에, 일관적이고 지속적인 원료 공급을 보장하기 어렵다. 더욱이 이 공급 원료 수집에는 농부들의 일손이 더욱 많이 요구되지만, 정작 농부들은 이런 작업에 참여하길 꺼려하고 있다. 또한 공급 원료를 장거리 수송해야 한다는 점 역시 제 2세대 바이오 연료를 통해 절감된 탄소 방출을 무색케 한다. 또한 자립 경제를 마지막 과제로 꼽을 수 있다. 생산자들은 제 1세대 바이오 연료에 뒤지지 않게 제 2세대 바이오 연료를 생산하기 위해 고군분투해야 한다.

소수 기술 개발사들은 자립경제를 향상시키기 위해 생산물 혼합체에 재생 가능한 화학물질을 첨가하기로 했다. Amyris, LanzaTech, LS9사들이 구현한 전략에서도 입증된 바 있지만, 몇몇 바이오 에너지 기업들은 이미 바이오 연료 생산에서 재생 가능한 화학물질 생산으로 초점을 옮겼다. 2008년부터 바이오 에너지 기업들을 대상으로 한 벤처 금융이 꾸준히 하락하고 있다. 벤처금융을 받길 희망하는 바이오 에너지 기업들은 재생 가능한 화학물질들로 자신들의 제품 포트폴리오를 구성하는 할 필요가 있다.

프로스트 앤 설리번 TechVision 2020란?

‘TechVision 2020’은 기술 연구와 컨설팅을 함께하는 프로스트 앤 설리번의 Technical Insights(TI) 부서를 대표하는 연구 프로젝트이다. TechVision 2020은 전세계에서 상용화되거나 도입되어 향후 2년 내에 큰 영향을 미칠 50 여가지의 가장 흥미로운 기술들을 제시하고 있다.

프로스트 앤드 설리번 개요
프로스트 앤드 설리번(Frost & Sullivan)은 1961년 미국 뉴욕에서 설립된 글로벌 시장조사 및 컨설팅 기업으로, 현재 전 세계 29개국 47개 지사에서 약 2,000명의 전문 인력이 근무하고 있다. 본사는 실리콘밸리 인근에 위치하며, 모빌리티, 에너지, 정보통신기술(ICT), 제약·바이오 등 다양한 산업 분야를 대상으로 시장 분석, 전략 자문, 실행 지원, 벤치마킹 툴(Frost Radar™) 등을 제공한다. 또한 ‘성장 파이프라인 서비스(Growth Pipeline as a Service)’ 모델을 통해 디지털 전환 및 기술 기반 메가트렌드 분석을 수행하고, 기업의 중장기 경쟁력 강화를 위한 인사이트를 제공한다. 한국에는 2003년 서울 사무소를 개설하여 국내 기업과의 협업을 이어오고 있으며, 포용성과 다양성을 존중하는 기업 문화를 바탕으로 글로벌 네트워크와의 연계를 지속하고 있다.

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