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바이오매스의 에탄올 생산을 위한 열화학적 기술 경제성 평가

전문가 제언: ○ 바이오 에탄올은 기초 화학제품과 연료 첨가제로서 특히 수송용 에탄올이 많은 관심의 대상이 되고 있다. 수송용 에탄올은 여러 가지 경로를 통하여 생산이 가능하다. 설탕/전분 및 목질섬유소의 가수분해 방법과 에틸렌을 원료로 하는 석유의 수화 반응에 의해 생산된다. 에틸렌의 수화 반응공정은 대규모 설비를 투자해야 하며 무엇보다 고가의 석유에 의존해야 한다는 문제점이 있다. 설탕과 전분 바이오매스 원료의 가수분해 방법은 곡물의 생산과 가격에 영향을 미치게 된다. 옥수수 등에 의한 곡물 바이오매스 생산이 증가함에 따라 한때 세계적으로 곡물 가격이 폭등하는 사태가 발생하였다.

○ 그러나 목질섬유소 바이오매스는 가수분해-발효 과정에서 에탄올 전환 효율이 매우 낮다. 이는 섬유소의 가수분해가 쉽지 않기 때문이다. 본 연구를 통하여 연구자들은 파일럿 플랜트의 실험 데이터를 활용하여 상업화 규모인 200MW 바이오매스 열화학 에탄올 공정을 설계하였다. 또한 공정의 최적설계를 통하여 바이오 에탄올 생산을 위한 열화학적 기술 및 경제성을 평가하였다. 에탄올 생산 규모가 증가함에 따라 바이오매스 원료 공급과 바이오 연료 생산가격이 중요한 비중을 차지하고 있다. 바이오매스 열화학 에탄올 공장은 설비규모가 커질수록 에탄올 생산가격이 감소하고 있다. 그러나 원료 공급 및 조업 등을 고려할 때 200MW 규모 설비가 적정 규모인 것으로 분석되었다.

○ 목질섬유소 바이오매스 원료는 우리 주변에 널리 분포되어 있는 풍부한 에너지 자원으로 그 활용도를 높여야 할 것이다. 특히 풍부한 에너지 자원인 목질섬유소를 원료로 사용하는 새로운 바이오 알코올 기술인 열화학 기술의 실현을 위해서는 장치 설계기술 개발, 전체 생산 공정의 최적화연구, 촉매개발, 고부가가치 부산물의 생산을 통한 바이오에탄올의 생산원가를 줄이는 노력이 필요하다. 바이오에탄올이 수송 연료로서 점차 그 비중이 늘어나면 CO2 배출에 의한 지구온난화 문제를 완화하는데 크게 기여할 것으로 기대한다.

저자: Jie He, et al
자료유형: 학술정보