‘바이오리파이너리’ 기술, 석유 고갈·환경문제 해결사로 떠올라
미국발 금융위기로 한동안 떨어졌던 유가가 최근 다시 고공행진을 하고 있다.
지구에 매장된 석유량은 한계가 있기 때문에 유가는 향후 지속적으로 상승할 전망이다.
또한 석유와 같은 이산화탄소 배출 연료 사용으로 지구는 온난화 현상이 가속화되고 있다.
2007년 12월 발리에서 개최된 유엔 기후변화회의에서 채택된 '발리로드맵'에 따라 우리나라는 2013년부터 온실가스 감축 대상국에 포함돼 산업 및 경제활동에 큰 변화가 있을 것으로 예상된다.
온실가스의 주범인 석유 등 화석원료 사용을 대체할 환경친화적인 신산업을 육성해야 하는 과제가 우리 앞에 놓여 있는 것이다.
⊙ 바이오리파이너리(Bio-refinery)란?
![[Science] 태양에너지로 크는 식물로 화학제품과 연료 만든다](https://img.hankyung.com/photo/200909/2009091023721_2009091114101.jpg)
최근 식물자원인 바이오매스를 원료로 화학제품과 바이오연료 등을 생산하는 바이오리파이너리 분야가 점차 영역을 확대하는 추세다.
수억년 전 태양으로부터 에너지를 받은 고대 동식물이 화석화된 석유자원과 달리 매년 태양에너지를 받아 자라나는 식물자원으로부터 화학제품원료나 연료를 얻을 수 있는 바이오리파이너리 기술은 석유자원의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있다.
특히 바이오리파이너리 기술은 원유 대신 바이오매스를 원료로 사용하기때문에 원유에 대한 의존도를 줄이고 온실가스를 비롯한 각종 환경오염물질의 배출을 획기적으로 감축시킬 수 있는 지속성장형 산업기술이다.
이 기술은 대부분의 산업영역에 활용되며 바이오연료를 비롯해 우리들이 일상생활에서 친근하게 사용하고 있는 플라스틱이나 섬유에서부터 각종 산업용 원료에 이르기까지 거의 모든 제품을 생산할 수 있다.
석유화학에서는 화학제품 생산이 에틸렌，프로필렌，BTX 등의 기초 화학제품으로부터 출발하지만 바이오리파이너리에서는 주로 에탄올, 프로판디올, 젖산, 호박산 등의 발효산물로부터 연료 또는 화학제품을 생산하게 된다.
특히 식물자원으로부터 생산되는 바이오플라스틱은 최근 산업계에서 큰 주목을 받고 있다.
일본의 도요타 자동차사는 인도네시아에 현지법인을 설립해 고구마 원료를 이용한 바이오플라스틱 생산과 이를 내장재로 이용한 자동차 생산을 시도하고 있다.
최근에는 세계 6대 자동차사들이 자동차 제조에 사용되는 다양한 고분자 소재에 대한 향후 전략을 지속성장형 플라스틱 사용으로 설정하고 2015년까지 자동차용 고분자 소재의 50% 이상을 재생가능하고 환경친화적인 바이오플라스틱으로 대체하기로 결정했다.
한국의 자동차 회사들도 세계적인 흐름에 맞춰 바이오플라스틱 사용을 적극 검토하고 있다.
⊙ 석유 의존을 벗어날 수 있는 방법은
바이오리파이너리가 뜨고 있는 원인은 현재 사용되고 있는 대부분의 고분자 제품이 석유에서 유래했으며 이들은 난분해성이어서 자연 상태에서 분해가 어렵고 처리를 위해 소각할 때 다량의 이산화탄소를 발생해 지구온난화에 일조하는 환경오염 주범으로 간주되고 있기 때문이다.
또한 고유가 상황에서 석유에서 만들어진 고분자의 가격은 상승할 수밖에 없어 시장 경쟁력은 점차 약화될 전망이다.
고유가에 대한 대응과 환경문제 해결을 위한 대처 방안은 결국 고분자 원천자원이 원유로부터 벗어나는 것 뿐이다.
대표적인 대체자원으로는 바이오매스라 불리는 식물자원을 들 수 있다.
식물자원은 일정한 매장량을 지닌 원유와 달리 매년 재배가 가능해 지속성장형이다.
또 식물성장시 공기 중의 이산화탄소를 소비하므로 환경정화 효과를 지니고 있다.
이런 점 때문에 전문가들은 식물자원을 가장 우수한 대체자원으로 생각하고 있다.
다시 말하면 지금까지 원유로부터 단량체들을 제조하고 이들을 이용해 고분자를 제조하던 것을 바이오기술을 이용해 바이오매스로부터 단량체를 제조하고 기존의 고분자 제조 기술을 응용해 생분해성을 지닌 바이오플라스틱으로 제조하자는 것이다.
그렇다면 식물자원으로부터 제조되는 소위 바이오플라스틱이 석유에서 얻어진 고분자를 대체할 수 있을까？
많은 연구자들이 오랫동안 연구해 왔으나 바이오 기술의 미성숙과 상대적으로 낮은 원유가로 인해 바이오플라스틱이 품질과 가격면에서 석유기반 고분자에 상대가 되지 못했다.
그러나 이제는 바이오 기술이 상당한 수준으로 성숙되고 특히 원유가가 계속 오르면서 가격 경쟁력도 갖춰가고 있다.
현재 시장에서 각광받고 있는 대표적 바이오플라스틱인 폴리젖산(PLA)의 경우 품질과 가격면에서 대표적인 합성수지 중 하나인 폴리스티렌에 근접하고 있다.
물론 PLA는 생분해성이어서 환경 친화적이다.
⊙ 바이오플라스틱 수요 폭발할 것
유럽연합(EU)의 환경규제 강화정책으로 유럽에 수출하는 전자제품의 포장재 등이 바이오플라스틱으로 대체되어야 하고 자동차 내장재도 바이오플라스틱으로 대체될 상황에 놓여 있어 PLA의 수요는 폭발적으로 늘어날 것으로 예측된다.
공급이 수요를 쫓아가지 못하는 상황에 놓여 있다.
또한 아직까지는 일부의 미국，일본 기업들이 바이오플라스틱 생산을 독점하고 있지만 수요 증대에 따라 국내에서의 기술개발과 생산의 필요성이 크게 고조되고 있는 실정이다.
미국 네이처워크사는 유가가 배럴당 5달러씩 상승할수록 PLA는 1파운드 무게당 1센트씩의 가격 경쟁력을 갖는 효과가 있다고 분석했다.
EU에 따르면 2015년까지 기존 석유기반 고분자의 약 5%가 바이오플라스틱으로 대체될 것으로 예측된다.
2015년 세계 바이오플라스틱 시장은 1250만t 정도로 추정되고 있으며 현재 PLA 생산량으로 볼 때 아직 많은 발전 가능성이 있다.
곡물가의 상승과 같은 바이오플라스틱의 발전을 저해할 수 있는 요인이 전혀 없는 것은 아니다.
하지만 비곡물계 식물자원을 이용하는 바이오 기술의 개발과 유럽 및 일본 등에서 볼 수 있는 시장 확산 가능성 등을 볼 때 시장에서의 바이오플라스틱 비중은 날이 갈수록 증가할 것이다.
특히 교토의정서에 의거 2013년에 발효될 본격적인 온실가스 저감 규제가 가시화될 때 시장에서의 바이오플라스틱에 대한 요구는 더욱 증대될 것이다.
이에 따라 우리나라에서도 바이오리파이너리의 육성과 함께 바이오플라스틱 생산 및 응용 기술의 개발은 피할 수 없는 과제임이 분명하다.
<도움말=장종산 한국화학연구원 바이오리파이너리연구센터장>
황경남 한국경제신문 기자 knhwang@hankyung.com
미국발 금융위기로 한동안 떨어졌던 유가가 최근 다시 고공행진을 하고 있다.
지구에 매장된 석유량은 한계가 있기 때문에 유가는 향후 지속적으로 상승할 전망이다.
또한 석유와 같은 이산화탄소 배출 연료 사용으로 지구는 온난화 현상이 가속화되고 있다.
2007년 12월 발리에서 개최된 유엔 기후변화회의에서 채택된 '발리로드맵'에 따라 우리나라는 2013년부터 온실가스 감축 대상국에 포함돼 산업 및 경제활동에 큰 변화가 있을 것으로 예상된다.
온실가스의 주범인 석유 등 화석원료 사용을 대체할 환경친화적인 신산업을 육성해야 하는 과제가 우리 앞에 놓여 있는 것이다.
⊙ 바이오리파이너리(Bio-refinery)란?
수억년 전 태양으로부터 에너지를 받은 고대 동식물이 화석화된 석유자원과 달리 매년 태양에너지를 받아 자라나는 식물자원으로부터 화학제품원료나 연료를 얻을 수 있는 바이오리파이너리 기술은 석유자원의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있다.
특히 바이오리파이너리 기술은 원유 대신 바이오매스를 원료로 사용하기때문에 원유에 대한 의존도를 줄이고 온실가스를 비롯한 각종 환경오염물질의 배출을 획기적으로 감축시킬 수 있는 지속성장형 산업기술이다.
이 기술은 대부분의 산업영역에 활용되며 바이오연료를 비롯해 우리들이 일상생활에서 친근하게 사용하고 있는 플라스틱이나 섬유에서부터 각종 산업용 원료에 이르기까지 거의 모든 제품을 생산할 수 있다.
석유화학에서는 화학제품 생산이 에틸렌，프로필렌，BTX 등의 기초 화학제품으로부터 출발하지만 바이오리파이너리에서는 주로 에탄올, 프로판디올, 젖산, 호박산 등의 발효산물로부터 연료 또는 화학제품을 생산하게 된다.
특히 식물자원으로부터 생산되는 바이오플라스틱은 최근 산업계에서 큰 주목을 받고 있다.
일본의 도요타 자동차사는 인도네시아에 현지법인을 설립해 고구마 원료를 이용한 바이오플라스틱 생산과 이를 내장재로 이용한 자동차 생산을 시도하고 있다.
최근에는 세계 6대 자동차사들이 자동차 제조에 사용되는 다양한 고분자 소재에 대한 향후 전략을 지속성장형 플라스틱 사용으로 설정하고 2015년까지 자동차용 고분자 소재의 50% 이상을 재생가능하고 환경친화적인 바이오플라스틱으로 대체하기로 결정했다.
한국의 자동차 회사들도 세계적인 흐름에 맞춰 바이오플라스틱 사용을 적극 검토하고 있다.
⊙ 석유 의존을 벗어날 수 있는 방법은
바이오리파이너리가 뜨고 있는 원인은 현재 사용되고 있는 대부분의 고분자 제품이 석유에서 유래했으며 이들은 난분해성이어서 자연 상태에서 분해가 어렵고 처리를 위해 소각할 때 다량의 이산화탄소를 발생해 지구온난화에 일조하는 환경오염 주범으로 간주되고 있기 때문이다.
또한 고유가 상황에서 석유에서 만들어진 고분자의 가격은 상승할 수밖에 없어 시장 경쟁력은 점차 약화될 전망이다.
고유가에 대한 대응과 환경문제 해결을 위한 대처 방안은 결국 고분자 원천자원이 원유로부터 벗어나는 것 뿐이다.
대표적인 대체자원으로는 바이오매스라 불리는 식물자원을 들 수 있다.
식물자원은 일정한 매장량을 지닌 원유와 달리 매년 재배가 가능해 지속성장형이다.
또 식물성장시 공기 중의 이산화탄소를 소비하므로 환경정화 효과를 지니고 있다.
이런 점 때문에 전문가들은 식물자원을 가장 우수한 대체자원으로 생각하고 있다.
다시 말하면 지금까지 원유로부터 단량체들을 제조하고 이들을 이용해 고분자를 제조하던 것을 바이오기술을 이용해 바이오매스로부터 단량체를 제조하고 기존의 고분자 제조 기술을 응용해 생분해성을 지닌 바이오플라스틱으로 제조하자는 것이다.
그렇다면 식물자원으로부터 제조되는 소위 바이오플라스틱이 석유에서 얻어진 고분자를 대체할 수 있을까？
많은 연구자들이 오랫동안 연구해 왔으나 바이오 기술의 미성숙과 상대적으로 낮은 원유가로 인해 바이오플라스틱이 품질과 가격면에서 석유기반 고분자에 상대가 되지 못했다.
그러나 이제는 바이오 기술이 상당한 수준으로 성숙되고 특히 원유가가 계속 오르면서 가격 경쟁력도 갖춰가고 있다.
현재 시장에서 각광받고 있는 대표적 바이오플라스틱인 폴리젖산(PLA)의 경우 품질과 가격면에서 대표적인 합성수지 중 하나인 폴리스티렌에 근접하고 있다.
물론 PLA는 생분해성이어서 환경 친화적이다.
⊙ 바이오플라스틱 수요 폭발할 것
유럽연합(EU)의 환경규제 강화정책으로 유럽에 수출하는 전자제품의 포장재 등이 바이오플라스틱으로 대체되어야 하고 자동차 내장재도 바이오플라스틱으로 대체될 상황에 놓여 있어 PLA의 수요는 폭발적으로 늘어날 것으로 예측된다.
공급이 수요를 쫓아가지 못하는 상황에 놓여 있다.
또한 아직까지는 일부의 미국，일본 기업들이 바이오플라스틱 생산을 독점하고 있지만 수요 증대에 따라 국내에서의 기술개발과 생산의 필요성이 크게 고조되고 있는 실정이다.
미국 네이처워크사는 유가가 배럴당 5달러씩 상승할수록 PLA는 1파운드 무게당 1센트씩의 가격 경쟁력을 갖는 효과가 있다고 분석했다.
EU에 따르면 2015년까지 기존 석유기반 고분자의 약 5%가 바이오플라스틱으로 대체될 것으로 예측된다.
2015년 세계 바이오플라스틱 시장은 1250만t 정도로 추정되고 있으며 현재 PLA 생산량으로 볼 때 아직 많은 발전 가능성이 있다.
곡물가의 상승과 같은 바이오플라스틱의 발전을 저해할 수 있는 요인이 전혀 없는 것은 아니다.
하지만 비곡물계 식물자원을 이용하는 바이오 기술의 개발과 유럽 및 일본 등에서 볼 수 있는 시장 확산 가능성 등을 볼 때 시장에서의 바이오플라스틱 비중은 날이 갈수록 증가할 것이다.
특히 교토의정서에 의거 2013년에 발효될 본격적인 온실가스 저감 규제가 가시화될 때 시장에서의 바이오플라스틱에 대한 요구는 더욱 증대될 것이다.
이에 따라 우리나라에서도 바이오리파이너리의 육성과 함께 바이오플라스틱 생산 및 응용 기술의 개발은 피할 수 없는 과제임이 분명하다.
<도움말=장종산 한국화학연구원 바이오리파이너리연구센터장>
황경남 한국경제신문 기자 knhwang@hankyung.com
