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  • 제목 바이오매스(Biomass)란?
  • 등록일 2010-03-31
  • 조회수 4553
  • 등록자 장현유
  • 첨부파일
  • 바이오매스(Biomass)란?
    한국농수산대학 교수 장현유/hychang@af.ac.kr

    바이오매스(Biomass)란 무엇인가? 바이오매스는 bio+mass로 구성되어 있다. Bio(바이오)는 생명을 뜻하는 말이고, mass(매스)는 질량 여기서는 존재한다는 것을 뜻한다. 따라서 바이오매스(biomass)는 생물자원 또는 어느 지역에 있는 생물의 양을 뜻한다. 바이오매스 에너지(Biomass Energy) 하면은 생물 에너지를 의미한다. 바이오매스는 생물체를 분해시키거나 발효시켜서 연료인 메탄 가스, 알코올, 수소 같은 것을 얻는 방법을 말한다. 그러므로 버섯 수확 후 배지의 연료화도 경영비 절감의 바이오매스의 일환이다. 바이오매스는 나무가 주된 에너지원이던 19세기까지 전 세계에서 가장 많이 사용된 에너지원이었다. 지금도 저개발국가에서는 에너지의 상당 부분을 바이오매스가 공급하고 있다. 바이오매스는 아직도 풍부하게 존재하는데, 나무뿐만 아니라 곡물, 식물, 농작물 찌꺼기, 축산분뇨, 음식물 쓰레기 등이 모두 바이오매스로서 에너지 생산에 이용될 수 있다. 바이오매스는 나무처럼 가공하지 않은 형태로 손쉽게 열을 생산하는 데 이용될 수도 있고, 가공하여 메탄올, 에탄올, 바이오 디젤유 등의 액체 연료와 수소나 메탄 같은 기체 연료 등의 바이오연료(biofuel)를 얻어 자동차 연료나 발전용, 난방용 연료로 이용하는 것도 가능하다.
    옛날에 쇠똥이 굳으면 그것을 태워서 따뜻하게 했던 것이 일종의 바이오 매스이다. 지구상에서 1년간 생산되는 바이오매스는 전체 석유 매장량과 맞먹을 정도라고 한다. 실제로 브라질에서는 사탕수수로부터 알코올을 얻어 자동차 연료로 쓰고 있다. 미국에서도 케르프라는 거대한 다시마를 재배해서 알코올을 만들려는 연구를 하고 있다. 버섯의 염가배지로 적격인 부레옥잠은 이 지구상에서 가장 빨리 자라기 때문에 식물 연료로 적당하다고 꼽힌다. 부레옥잠은 1년에 1헥타르의 땅에서 건조중으로 700톤의 부레옥잠을 만들어낸다. 보통 풀밭에서 건조 풀을 10톤/1ha 밖에 거두지 못하는 것에 비교하면 엄청난 생장속도이다. 그래서 최대한 태양 에너지를 많이 저장하는 식물을 찾아내고 그것이 빨리 자랄 수 있는 조건을 알아낸다면 이 바이오매스는 좋은 대체 에너지 자원이 될 수 있을 것이다.
    바이오매스는 직접적인 연소나 가스화, 열분해 등의 열화학적 변환과 혐기성 분해 또는 발효 등의 미생물과 박테리아를 이용한 생화학적 변환, 직접적인 기름 추출 방식 등을 통해 가공된다. 직접 연소를 통해서는 나무찌꺼기나 농작물 찌꺼기를 태워서 직접 열을 얻거나 연소열로 증기를 만들어서 난방열과 전기 에너지를 얻는다. 또한 산소가 소량 공급되는 상태에서 가열하면 중질의 가스가 만들어지고 이를 정화한 후 열병합 발전기를 통해 난방열과 전기를 생산하는 데 이용할 수 있다. 열분해는 공기를 완전히 차단한 상태에서 섭씨 500℃ 정도의 고온으로 가열하여 바이오 기름, 가스, 목탄 등을 만드는 데 가스와 기름은 전기와 열을 생산하는 데에, 목탄은 연료로 이용된다. 혐기성 분해는 박테리아를 이용한 소화와 유사한 것으로, 음식물 찌꺼기, 가축 분뇨 같은 유기질 쓰레기는 공기를 차단한 상태에서 박테리아를 이용해서 분해하는 것이다. 이 과정에서 주로 메탄이 50% 이상 함유된 가스가 생성되는데, 이것은 정화과정에서 수분 등을 제거한 후 열병합 발전기에서 전기와 열을 생산하는 데 이용한다.
    발효는 사탕수수, 사탕무, 옥수수 등에 함유된 당을 에탄올로 변환하기 위해서 이용된다. 특히 에탄올은 액체 바이오연료 중 가장 일찍 개발되어 수송용으로 사용되었다. 에탄올은 바이오매스에 함유되어 있는 탄수화물을 당으로 변환한 다음 이것을 알코올 발효시켜서 얻거나 사탕수수나 사탕무의 경우처럼 직접 당을 추출하여 알코올 발효를 시킨다. 바이오 디젤은 최근에 개발된 것이지만 전력 생산이나 난방용 또는 수송용으로 점차 이용범위를 넓혀가고 있다. 이것은 메주콩, 유채 씨앗, 동물성 지방, 폐 식물성 기름 등의 바이오매스로부터 유기질 기름을 직접 추출하여 촉매의 작용 하에서 에탄올이나 메탄올과 결합시켜 에스테르로 변환시켜서 얻는다.
    여러 형태의 바이오매스는 세계 1차 에너지의 11%를 공급한다. 바이오매스는 현재 개도국 1차 에너지의 35%를 생산하는 최대 에너지원이다.
    식물과 동물 그리고 버섯 수확후 배지로부터 나오는 물질들을 연료로 사용하는 바이오매스로 리사이클링하는 농법을 구현해야한다.
    식물의 녹말이나 셀룰로오스 등에서 당분을 추출한 다음 이를 발효시켜 에탄올을 얻어 에너지로 이용하는 바이오메스 에너지를 활용하는 것만이 고유가, 애그플레이션(agflation)에 대비할 수 있는 유일한 길일 것이다.
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