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목질 바이오매스 가스화에 의한 액체탄화수소연료의생산

전문가 제언: ○ 유럽연합(EU)은 바이오에너지의 비율을 2005년의 2%에서 2020년에 8%까지 보급 확대하기로 목표를 세우고 있는데, 이는 바이오매스에 의한 연료가 매년 최소 3,000만 TOE 소요됨을 의미한다. 이를 위해 원료인 바이오매스는 대체로 고품위로서 밀짚이나 유칼립투스, 농작물의 껍질, 슬러지 등으로 이를 열화학적 가스화공정에 의해 액체연료 화시키는 기술의 실용화를 지향하고 있다.

○ 현재 유가가 1배럴당 60달러 이상이 되어야 경제성이 있는 것으로 평가하고 있는데, 자국의 저렴하고 풍부한 팜유 등을 원료로 하는 말레이시아와 인도네시아의 바이오디젤을 제외하면, 리그노셀룰로오스를 원료로 하는 바이오에탄올과 바이오부탄올은 대규모 생산에서 경제성이 확보될 수 있다고 한다. 이때 사용되는 요소기술은 가수분해(hydrolysis), 발효(fermentation), 정제(purification)기술이 유력하다.

○ 바이오매스의 액화공정(BTL)에서 핵심기술은 Fischer-Tropsch (FT)합성법인데, 이때 액화합성에 중요한 촉매가 매우 민감해서 타르와 분진으로부터 피독되지 않도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해 생성가스 중에 함유된 H2S, COS, CS2, HCl, NH3, HCN 등을 ppb수준으로 감축시켜야 한다. 즉, 이들을 온도 350℃, 압력 4MPa 이상의 합성조건에서 세정시켜야 최대 수율을 얻을 수 있게 된다.

○ 촉매도 코발트재료의 촉매가 철 재료의 촉매보다 전환 효율이 높으나, 철 재료의 촉매가 훨씬 저렴해서, 싸고도 전환 효율이 높은 촉매의 개발이 중요해지고 있다.

○ 이 글은 자원이 풍부한 목질 바이오매스를 원료로 BTL공정에 의한 액화연료 생산기술을 소개하고 실용화를 위해 개선이 필요한 부분도 알리고 있어, 비슷한 여건에 있는 우리 연구자들의 연구방향설정에 도움이 될 것이다. 이미 폐 목재에서 바이오에탄올을 생산하는 공장이 일본에서 가동되고 있어서 녹색성장을 지향하는 우리에게 자극이 되고 있다.

저자: Toshiaki HANAOKA, Yanyoung LIU, Kotetsu MATSUNAGA, Satoshi HIRATA, and Kinya SAKANISHI
자료유형: 학술정보