EU 바이오연료 정책 전망과 그 발전 방향: 간접토지변경

김정인,정혁 한국유럽학회 2016 유럽연구 Vol.34 No.4

The European Union has recently recognized the effects of biofuel crop cultivation induced- Indirect Land Use Change and established a new Directive aimed at alleviating the effects. The biofuel crop cultivation induced-ILUC lowers the effects of carbon savings derived from the use of biofuels by converting high rich caron areas into biofuel crop productions and emitting a considerable amount of carbons as a result. The paper is purposed to explore the prospect of the EU biofuel policy with the ILUC effects and to suggest a few of options to alleviate the effects for the policy development. Rise in the price of food crops, weakened food security, loss of biodiversity and increase in carbon emissions into atmosphere, are known to be the primary effects resulted from the biofuel use induced ILUC. A few of options to alleviate the effects are, providing incentives to biofuel production businesses for abiding by compulsory obligations to report inventory of the emissions in LULUCF, lowering the baseline of the ILUC carbon emissions from the biofuel feedstocks and setting the allowable cultivation area expansion rate corresponding to it. And on top of them, setting the reduction goal in non food crops use induced emissions and assisting spreading the non food crops, and establishing the effective network for the goals, should be on table. But above all, developing technology in establishing more accurate inventory and redoubling more efforts to have officially reinforced methodology with strengthened transparency for the inventory are urgently needed elements for the development of the EU biofuel policy down the road. 유럽연합은 최근 바이오연료 원료 곡물 재배 시 발생하는 간접토지변경(Indirect Land Use Change)으로 인한 영향을 인정하고 기존 바이오연료 정책의 두 핵심 지침이라 할 수 있는 재생에너지 지침과 연료 품질 지침을 개정한 새 지침을 마련하였다. 바이오 연료 관련 간접토지변경은 고탄소층 지역의 바이오연료 원료 곡물 재배지로의 토지 변경으로 인한 탄소배출량으로 인해 바이오연료 사용으로 저장할 수 있는 탄소저장효과를 저하시킨다. 본 논문의 목적은 유럽연합의 이러한 바이오 연료 사용 야기 ILUC 로 인한 유럽연합 바이오연료 정책에 대한 방향을 전망해보고 ILUC의 영향경감방안을 제안함으로써 향후 정책 발전 방향을 모색해보는 데 있다. 식용곡물 가격의 상승, 식량 공급 보장 악화, 생물 다양성 손실, 그리고 ILUC로 인한 바이오연료 원료 곡물들의 저장탄소량 감소에 따른 대기로의 전체 배출량 증가들은 ILUC가 초래할 수 있는 주요 영향들로 전망되고 있다. 이에 대한 영향 경감을 위해서는 첫째, 바이오연료 생산 기업들의LULUCF부문 내 배출량 보고 의무 준수와 인센티브 제공, 둘째, 바이오연료 원료 곡물들의 ILUC 배출량 기준 하향 설정과 세부 기준 준수에 따른 재배지 확대 허용 비율 설정, 셋째, 비식용 곡물 사용 ILUC 야기 배출량 감축 목표 설정과 종 파급효과 지원, 그리고 마지막으로는 회원국 간 대체 비식용 곡물 정보 제공 관련 Network 구축등의 방안들이 논의될 수 있다. 그러나 무엇보다도, 탄소배출량을 정확하게 집계하는 유럽연합차원의 LULUCF부문 인벤토리 구축 기술의 발전과 이 부문 배출 탄소량들을 정확하게산출할 수 있는 투명성이 강화된 공식적인 방법론 마련에 대한 가중 노력이 더욱 절실하다.

EU재생에너지 정책과 통상법적 쟁점

이영희(Young Hee Lee),박덕영(Deok Young Park) 서울국제법연구원 2012 서울국제법연구 Vol.19 No.1

본 논문은 현재 재생에너지 정책분야에서 선두를 달리고 있는 EU 재생에너지 지침(2009 EU Renewable Directive)상 바이오연료지원정책 및 그 지속가능성기준과 그 GATT/WTO 양립가능성에 대해 통상법적 검토를 실시하였다. EU 재생에너지 지침 제17조상 바이오연료 지속가능성기준은 화석연료 대비 온실가스배출 감축률이 최소35%이상 달성하는 바이오연료와 그 직접원료가 생물다양성이 높거나 탄소저장량이 높은 토지에서 재배 수확되지 않아야 세금감면 공제와 같은 재정지원을 비롯하여 국가별 재생에너지 의무달성률을 산정할 때 포함되도록 규정하고 있다. 현행 바이오연료의 관세분류상 에탄올은 ``농산품``, 바이오디젤의 경우 ``기타 화학물질인 공산품``으로 분류되고 있고, 연료용과 비연료용인지 최종용도를 반영한 세부 관세분류는 이루어지고 있지 않음을 알 수 있었다. 나아가 EU의 바이오연료 지속가능성기준은 바이오연료의 물리적 특성을 규율하거나 영향을 주지 않는 것으로 판단되어 ``제품무관련 PPMs``으로 평가할 수 있을 것이다. 현재까지 패널과 상소기구의 다수 입장에 따르면 지속가능성기준이 NPR-PPMs으로 판정된다면, TBT협정 적용 대상이 아닌바 의무 위반을 검토할 실익이 없다. 다만 TBT협정은 EU가 바이오연료 지속가능성기준을 설정함에 있어, 현재처럼 국제표준이 존재하지 않는 경우, ``일방적(unilateral)``인 방식이 아니라 그 과정이 공개적이고 다자간의 협조적 접근법을 취할 것을 요구하고 있다고 볼 수 있다. 한편 EU의 지속가능성기준 충족 바이오연료와 미충족 바이오연료는 ``동종상품``으로 판정될 가능성이 높아 보인다. 아울러 지속가능성기준을 충족하는 바이오연료에 대해서만 재정적 지원을 비롯한 혜택을 부여하는 것은 동종상품인 지속가능성기준을 충족하지 않는 바이오연료에 대한 ``사실상 차별``로 판정될 가능성이 있다. 이에 EU RED는 GATT 제I조 및 제III조 위반에 해당할 가능성이 있다. EU는 문제의 지속가능성기준이 GATT 1994 위반으로 판정될 경우, GATT 제XX조 (g)호의 유한천연자원보존과 관련된 조치를 원용할 가능성이 높을 것으로 해석된다. EU의 지속가능성기준이 (g)호상 유한천연자원보존과 관련된 조치에 해당하고 그 요건을 충족할 수 있을 것으로 해석되나, 두문(chapeau)상 요건, 특히 ``자의적이고 정당화할 수 없는 차별``로 판정될 가능성이 있어 제XX조를 통해 정당화되기 어려운 것으로 보인다. 현재로서 RED와 지속가능성기준이 WTO 규범 위반의 가능성이 있다고 해석되는바, WTO 규범과의 상충성을 최소화하기 위해 무엇보다 EU RED상의 바이오연료 지원정책과 지속가능성기준의 투명성과 융통성이 증대 되어야 할 필요가 있을 것이다. 아울러 EU의 재생에너지 정책 및 지속가능성기준을 비롯한 일련의 환경을 보호하는 입법과 조치가 국가들 간의 또 다른 통상 분쟁의 씨앗이 되지 않기 위해서 관련 국제적 합의를 도출하는 것이 필요하며 그 이전까지는 일방적 조치를 취하기보다는 주요 이해관련국들과 긴밀한 공조와 협력을 취하는 태도가 필요하겠다. This study focuses on EU`s renewable energy support policies and Sustainability criteria for biofuels stipulated on the 2009 EU Renewable Directive and their incompatibility with the GATT/WTO rules. Biofuels support policies may include investment aid, tax exemptions or reductions, tax refunds, renewable energy obligation support schemes including those using green certificates, and direct price support schemes including feed-in tariffs and premium payments, which are aimed at promoting the use of energy from renewable energy resources. Sustainability criteria for biofules are stipulated on the Article 17 of 2009 EU Renewable Energy Directive and the Article 7(b) of 2009 EU Fuel Quality Directive. According to the Articles, only energy from biofuels, which fulfil the sustainability criteria set out in Article 17.2 to 17.6, shall be considered in measuring compliance with the requirements of the Directive concerning national targets, measuring compliance with renewable energy obligations, and eligibility for financial suppport for the consumption of biofuels and bioliquids. The requirements include lowering greenhouse gas emissions than fossil fuels not only in ther use but also in their production, ensuring not undermining land with high biodiversity value or high carbon storage stock. The Renewable Energy Directive and its sustainability criteria are likely to be inconsistent with core GATT 1994 Articles. It violates GATT Article I and Article III. The General Exception provision stipulated on Article XX of GATT 1994 is unlikely to legitimize the violation in the event the EU RED and its sustainability criteria. They may meet the requirements of the Article XX (g), but are likely to run afoul of the chapeau requirements. The revealing structure of the regulation strongly suggests that criteria have been chosen somewhat arbitrarily and unilaterally in light of environmental conditions in the EU biofuels sector. If the EU RED applies in a way to cut off effective market access for foreign producers of like products, it will not be free from criticism of Green protectionism. Green protectionism is not about environmental policy itself, but about adding non-environmnetal objectives that are discriminatory, or overly trade restrictive in intent and/or effect, to environmental policy.

한국의 신・재생연료식별번호제도 도입 가능성 분석

강희찬 한국환경정책학회 2017 環境政策 Vol.25 No.4

Korea began implementing renewable fuel standards (RFS) in 2015, obliging fuel suppliers to mix a certain amount of biofuel into fossil fuels. The United States, which adopted the RFS system before Korea, is managing performance with renewable identification numbers (RINs). The U.S uses RINs to facilitate the development of technologies for cellulosic biofuels and advanced biofuels. The lack of such an RINs system in Korea seems to be leading to insufficient performance management. Therefore, this study analyzes the possibility of introduction of Korean RINs by studying how the introduction of RINs in Korea would impact the operation of the RFS system and biofuel market. According to this study, RINs would enable the transparent verification of whether the parties obligated in the RFS system were meeting the necessary requirements. In addition, through the transaction of RINs, biofuel producers can increase profitability and the obligated parties will be able to comply with regulations at a lower cost. Finally, RINs can promote advanced biofuels with an RINs market segregated according to different raw materials. 한국은 2015년 7월 31일부터 수송용 연료 공급자가 기존 화석연료에 바이오연료를 일정 비율 혼합하여 공급하도록 의무화하는 제도(RFS, Renewable Fuel Standards)를 시행 중이다. 한국보다 RFS제도를 먼저 시행한 미국은 재생에너지 식별번호제도(RINs, Renewable Identification Numbers)를 통해 성과를 관리하고 있다. 이를 통해 미국은 셀룰로스 바이오연료나 차세대 바이오연료의 기술개발과 시장확대를 촉진하고자 노력하고 있다. 한국은 아직 미국과 같은 RINs제도가 도입되지 않아 혼합의무 달성 여부에 대한 사후성과관리가 미흡한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 한국에 신재생연료 식별번호(RINs)제도가 도입될 경우 RFS제도 운영과 바이오연료 시장에 미치는 영향을 살펴봄으로써 RINs 제도의 도입 가능성을 분석하였다. 연구결과 RINs제도로 인해 RFS제도의 혼합의무자의 이행 여부를 투명하게 검증할 수 있다. 또한 RINs 거래를 통해 바이오연료 생산업체의 수익이 증가할 수 있고, 혼합의무자도 더 낮은 비용으로 규제에 대응할 수 있다. 마지막으로RINs 시장을 원료에 따라 구분함으로써 차세대 바이오연료 확대를 촉진할 수 있다.

수송용 바이오연료 정책에 따른 품질기준 영향에 관한 연구

박조용,김재곤,민경일,박천규,하종한 한국유화학회 2015 한국응용과학기술학회지 Vol.32 No.4

바이오매스로부터 생산되는 수송용 바이오연료는 온실가스 저감과 지속가능하고 친환경적으 로 석유제품을 대체할 수 있다. 수송용 바이오연료의 의무혼합과 보급 목표는 유럽연합, 미국 등의 많은 나라에서 발표하였고 정부의 정책에 의해 활성화되었다. 본 논문에서는 각국의 수송용 바이오연료 정책 과 품질기준에 대해 논하겠다. 유럽연합의 바이오연료는 온실가스를 저감하는 정책으로 이동하였다. 미 국은 RFS2 하에서 바이오연료의 품질기준을 설정하였고 연방 및 주 정부 수준에서 바이오연료를 촉진 하는 정책을 펴고 있다. 한국은 휘발유에 산소 함량 기준으로 2.3%를 산화물로 허용하고 있으며 바이오 디젤은 2015년 7월 31일부터 B2.5로 의무혼합하고 있다. Transport biofuels produced from biomass can be substituted for petroleum fuels due to GHG reduction, sustainability and environmental friendly. Mandates and targets of biofuels are announced in the European union, United states and other countries worldwide and promoted by the government policies. This paper reviewed current status of the national biofuels policies and fuel specifications in transport sector. EU biofuels policy shifted and GHG emission reduction became the main focus of the policy. There are specification requirements for biofuels in the U.S. under the RFS2, but there are other polices as well that serve to promote the uptake of biofuels both at the federal and state level. Korea government has allowed 2.3% oxygen in gasoline to come from oxygenates, increased the biodiesel blend mandate from B2 to B2.5 effective from Jul. 31, 2015.

국내 담수 미세조류 Nautococcus sp. KNUA212의 분리 및 바이오 에너지 분석

최하늘,도정미,윤호성 한국조류학회I 2023 수생생물 Vol.3 No.2

과도한 화석연료 사용으로 증가한 대기중 이산화탄소는 기후 변화와 불안정한 연료 비용, 생물 다양성의 감소문제를 야기했다. 이러한 문제의 대안책으로써 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하고 바이오 연료로 이용가능한 지질을 축적하는 미세조류가 각광받고 있다. 또한 미세조류의 바이오매스에 축적된 고부가가치 산물들(색소, 다당류, 아미노산 등)은 산업적으로 다양하게 활용할 수 있어 관련 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구는 울릉도 담수에서 채집해 순수분리한 토착 미세조류를 형태학적 및 분자생물학적으로 동정하여 Nautococcus 속으로 분류했다. Nautococcus sp. KNUA212를 BG-11 액체 배지에서 1~3%의 CO2 공급을 유지하며 8일간 배양한 결과 배양 1.34 g L–1의 건조중량을 가지는 바이오매스를 수확할 수 있었다. 동결건조한 바이오매스의 생화학적 특성을 분석한 결과 26.77%의 단백질 함량을 가진 것으로 나타났다. 근사분석을 통해 89.35%의 높은 휘발성 물질량을 확인할 수 있었고 이는 1,2세대 바이오 연료인 작물과 목질계에서 측정되는 값보다 높은 것으로 나타났다. 또한 원소분석한 결과 22.0 MJ kg–1의 높은 열량값이 측정되었으며 이전 바이오 및 화석 연료가 가지는 열량값보다 높거나 유사했다. 특히 Nautococcus sp. KNUA212가 가지는 열량값은 이전세대 바이오 연료인 작물과 목재에서 측정되는 값보다 높게 나타나 Nautococcus sp. KNUA212의 바이오 연료와 같은 바이오 에너지 공급원으로써의 이용 가능성도 확인할 수 있었다. Increased carbon dioxide in atmosphere by increased use of fossil fuel leads to the climate change, unstable price of fuels and the decline of biodiversity. The microalgae can eliminate the carbon dioxide through photosynthesis and accumulate the lipid that can be used for biofuels as the alternative to these problems. In addition, the highly valued products (pigments, polysaccharides and amino acids etc.) are available for diverse industrial use and for those reasons, many related studies have performed actively. Our team collected sample from Ulleungdo fresh water to perform morphologic and molecular biological species identification and classified the microalgae as Nautococcus sp. KNUA212. As a result of cultivating Nautococcus sp. KNUA212 in BG-11 liquid medium for 8 days while maintaining 1~3% CO2 supply, we could harvest the biomass on the 8th day of which a dry weight was 1.34 g L–1. Biochemical analysis of the freeze-dried biomass showed that Nautococcus sp. KNUA212 had a high protein content of 26.77%. Approximate analysis of the biomass showed that the high volatile matter of 89.35%, which was much higher than the value measured in crops and wood, first and second-generation biofuels. Additionally, elemental analysis of the biomass showed that the high calorific value of 22.0 MJ kg–1, which was higher or similar to that of previous bio and fossil fuel. Especially, the calorific value of Nautococcus sp. KNUA212 was much higher than the values ​​measured in crops and wood, first and second-generation biofuels and we could identify that Nautococcus sp. KNUA212 also can be utilized as the bio energy source such as biofuel.

바이오매스로부터 급속 열분해를 통한 바이오오일의 생산기술 연구동향

김재곤,박조용,임의순,하종한 한국유화학회 2014 한국응용과학기술학회지 Vol.31 No.3

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하 기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전 환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 450 ℃ ~ 600 ℃ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산 된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오 일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다. The paper provides a review on bio-oil production technology from biomass by using fast pyrolysis to use heating fuel, power fuel and transport fuel. One of the most promising methods for a small scale conversion of biomass into liquid fuels is fast pyrolysis. In fast pyrolysis, bio-oil is produced by rapidly heating biomass to intermediate temperature (450 ~ 600 ℃) in the absence of any external oxygen followed by rapid quenching of the resulting vapor. Bio-oil can be produced in weight yield maximum 75 wt% of the original dry biomass and bio-oils typically contain 60-75% of the initial energy of the biomass. In this study, it is described focusing on the characterization of feedstock, production principle of bio-oil, bio-oil’s property and it’s application sector.

바이오경제에서 화이트 바이오의 의미와 현황

이상직(Sangjik Lee) 한국바이오경제학회 2020 바이오경제연구 Vol.3 No.1

본고에서는 바이오경제에서 핵심 산업인 화이트 바이오에 대하여 개관하고, 화이트 바이오 부문에서 앞서 나가는 미국과 유럽의 정부 정책 및 이 부문에 대한 접근 방식을 비교한다. 또 화이트 바이오의 대표 제품인 바이오 플라스틱과 바이오연료에 대해서도 살펴본다. 바이오 플라스틱의 경우 그 종류와 시장 상황에 대해 정리하며, 바이오연료는 바이오에탄올과 바이오디젤 각각의 시장에 대해서도 알아본다. In this paper we survey white biotechnology, a major industry in the bioeconomy, and compare the U.S. and Europe’s government policy and approach towards it. We also study the main products of white bio: bioplastic and biofuel. In the case of bioplastic, we summarize its types and the market situation, while for biofuel, we study the uniqueness of bioethanol and biodiesel market.

다양한 원료에 따른 발전용 바이오중유의 윤활 특성 연구

김재곤,장은정,전철환,황인하,나병기 한국응용과학기술학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.4

Bio-heavy oil for power generation is a product made by mixing animal fat, vegetable oil and fatty acid methyl ester or its residues and is being used as steam heavy fuel(B-C) for power generation in Korea. However, if the fuel supply system of the fuel pump, the flow pump, the injector, etc., which is transferred to the boiler of the generator due to the composition of the raw material of the bio-heavy oi, causes abrasive wear, it can cause serious damage. Therefore, this study evaluates the fuel characteristics and lubricity properties of various raw materials of bio-heavy oil for power generation, and suggests fuel composition of biofuel for power generation to reduce frictional wear of generator. The average value of lubricity (HFRR abrasion) for bio-heavy oil feedstocks for power generation is 137 μm, and it varies from 60 μm to 214 μm depending on the raw materials. The order of lubricity is Oleo pitch> BD pitch> CNSL> Animal fat> RBDPO> PAO> Dark oil> Food waste oil. The average lubricity for the five bio-heavy oil samples is 151 μm and the distribution is 101 μ m to 185 μm. The order of lubricity is Fuel 1> Fuel 3> Fuel 4> Fuel 2> Fuel 5. Bio-heavy oil samples (average 151 μm) show lower lubricity than heavy oil C (128 μm). It is believed that bio-heavy oil for power generation is composed of fatty acid material, which is lower in paraffin and aromatics content than heavy oil(B-C) and has a low viscosity and high acid value, resulting in inhibition of the formation of lubricating film by acidic component. Therefore, in order to reduce friction and abrasion, it is expected to increase the lubrication of fuel when it contains more than 60% Oleo pitch and BD pitch as raw materials of bio-heavy oil for power generation. 바이오중유란 다양한 동·식물성 유지, 지방산 메틸에스테르, 지방산 에틸에스테르 및 그 부산물을 혼합하여 제조된 제품이며, 국내 기력 중유발전기의 연료(B-C)로 사용되고 있다. 그러나 이러한 바이오 중유의 원료 조성 때문에 발전기의 보일러로 이송되는 연료펌프, 유량펌프, 인젝터 등의 연료 공급시스템 에서 마찰마모를 유발할 경우 심각한 피해를 초래 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 발전용 바이오중유의 다양한 원료들의 연료특성과 이에 따른 윤활성을 평가하고, 발전기의 마찰마모 저감을 위한 발전용 바이오 중유의 연료 구성 방안을 제시하였다. 발전용 바이오중유 원료물질의 윤활성(HFRR)은 평균 137 μm이며, 원료물질에 따라 차이가 있으나 60μm ~ 214 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Oleo pitch > BD pitch > CNSL > Animal fat > RBDPO > PAO > Dark oil > Food waste oil이다. 발전용 바이오중유의 원료 물질 3종으로 구성된 바이오중유 평가시료 5종에 대한 윤활성은 평균 151 μm이며, 101 μm ~ 185 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Fuel 1 > Fuel 3 > Fuel 4 > Fuel 2 > Fuel 5이다. 바이오중유 평가시료(평균 151 μm)는 C중유(128 μm) 대비 낮은 윤활성을 나타내었다. 이는 발전용 바이오중유가 지방산 물질로 구성되어 있어 C중유보다 파라핀, 방향족 성분 함량이 낮아 점도가 낮고, 산가가 높기 때문에 산성 성분에 의한 윤활막 형성 저해에 따른 것으로 판단된다. 따라서, 적정 수준의 마찰마모 저감을 위해 윤활성을 증가 시킬 수 있는 바이오중유의 원료로서 Oleo pitch, BD pitch를 60% 이상 함유할 경우 연료 제조 시 윤활성 증가가 예상된다.

아프리카 내 대규모 자트로파 프로젝트 실패 원인 분석

배유진(Bae, Yuh-Jin) 한국아프리카학회 2017 한국아프리카학회지 Vol.50 No.-

아프리카에서 바이오 연료에 대한 관심과 확장은 2000년대 들어오면서 더욱 빠르게 진행되었고 이들 중 자트로파에 이목이 집중되었다. 자트로파는 2세대 바이오 연료로써 불모지에서도 자랄 수 있다. 이런 특성은 다수의 아프리카 환경에서도 재배가 가능하다는 것을 시사했고, 외부 기업들이 대규모 자트로파 프로젝트를 위해 진출하면서 2000-2008년 아프리카는 자트로파 붐을 맞이한다. 하지만 대다수의 대규모 프로젝트가 낮은 수확량을 기록했고, 특히 2008년 국제 금융위기가 외부 기업이 철수하는데 기여하면서 상당수의 프로젝트가 실패로 돌아간다. 대규모 자트로파 프로젝트 실패의 근본적 원인은 자트로파에 대한 불충분한 선행연구를 기반으로 프로젝트가 진행되었다는데 있다. 또한 자트로파 및 바이오 연료 관련 정책이나 목표가 제대로 설립되지 않은 상황에서 대규모 자트로파 프로젝트가 급속히 확장되었다는 점은 글로벌 상업 이익의 목적이 아프리카 지역 정부의 이익보다 더 큰 영향을 발휘했다는 것을 시사한다. 이런 점들을 방지하고 아프리카 국가들이 성공적인 자트로파 및 바이오연료 생산을 위해 1) 대규모 프로젝트 진행 전 철저한 가능성 실험 및 연구가 선행되어야 하고, 2) 명확한 바이오 연료 혹은 에너지 정책을 세우며, 3) 토지 횡령 문제 등의 방지를 위해 체계적인 토지 정책 및 토지 양도 단계의 투명성을 높여야 한다. Jatropha is a high-quality, second-generation, non-edible biofuel source. Preliminary research findings regarding its ability to withstands droughts and grow in marginal areas encouraged international companies to invest and expand large-scale jatropha projects in Africa rapidly resulting in the ‘jatropha boom’ between 2000 and 2008. However, the decline of the projects was also rapid due to the low-yield and the global financial crisis in 2008 which forced many international biofuel companies withdraw from the continent. This paper finds that, as many large-scale jatropha expansions began before sufficient biofuel policies and targets were established by African countries, it was the global commercial interests that led to the expansion of jatropha projects rather than national and regional interests. Further, the main reason for the failure of many large-scale jatropha projects is that the projects began with insufficient amount of research and overestimated potential yield. Finally, this paper suggests that, in order to bring about successful jatropha production, African countries should 1) run sufficient feasibility tests before implementing large-scale projects; 2) establish concrete biofuels or energy policies and targets; and 3) improve land policy and make land transfer process transparent in order to avoid the issue of land-grabbing.

임목의 수종, 재배지, 재배기간에 따라 생산할 수 있는 바이오에너지의 잠재량 평가 방법론

이희수,임성린 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.5

Introduction : Since the population increases and the industry develops, the demand for fossil fuels continues to increase, creating problems of energy resource depletions and accelerating global warming. Thus, many countries are making active efforts to replace fossil fuels with bioenergy as a renewable energy. In particular, trees managed and produced by forest industry have a high potential as energy sources for biofuel industry, because they have a conceptual characteristic of carbon neutrality. Recently, energy plan and policy are being developed to cultivate trees on fallow lands, environmentally restored sites, and ground-level work places of abandoned mines; however, economic feasibility for such plans and policies cannot be readily evaluated due to insufficient information on the amount of the energy to be produced from tree cultivation. Thus, the objective of this study is to develop a methodology which can be used to estimate the potential energy amount of the bioenergy from tree cultivation based on tree species, cultivation time, and cultivation area conditions. Methodology : The methodology consists of three stages. In the first stage, the total volume of the trees per area is estimated by using the number of trees per unit area and the average stem volume of the tree, which are affected by the site index representing the environmental conditions of cultivation area. In the second stage, the total mass of biomass is calculated by using the density of wood, the biomass expansion factors for the above-ground biomass, and root-shoot ratio. In the last stage, the amount of the energy produced from the tree cultivation is estimated by taking into account the caloric value evaluated based on the carbon, hydrogen, and oxygen compositions of the tree. Case Study : A case study for conifers and broad-leaved trees is performed to demonstrate the methodology. The conifers are Jungbu local pine, Korean white pine, and Japanese larch, and the broad-leaved trees are oak, red oak, and birch. The results of the case study validate the developed methodology and clearly showed the procedure and necessity for the methodology by estimating the bioenergy productions from the trees. Conclusions : The developed methodology can be used to provide practical information needed to determine the economic feasibility of the plan, policy, and project for tree cultivations. 서론: 인구가 증가하고 산업이 발달하면서 화석 연료에 대한 수요는 계속해서 증가하여 에너지 자원의 고갈 문제와 지구온난화를 가속시키는 문제를 발생시키고 있다. 이에 많은 국가들은 화석연료를 재생에너지인 바이오에너지로 대체하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 특히, 산림 산업에서 생산되는 임목은 탄소 중립의 개념적 특성을 가지고 있기 때문에 펠렛과 같은 바이오연료로 높은 잠재력을 가지고 있다. 최근 휴경지, 환경복원지, 폐광산의 지상작업장을 이용하여 임목을 생산하려는 계획이 활발히 진행되고 있으나 재배 지역이나 기간에 따라 생산할 수 있는임목의 에너지 양에 대한 예측이 어려워 조림 사업의 경제성 평가가 어려운 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 수종, 재배 기간과 지역을 고려하여 단위 면적당 생산가능한 임목 바이오에너지의 잠재적인 양을 평가하는 방법론을개발하는 것이다. 방법론: 이 방법론의 첫 번째 단계에서는 임목의 수종, 재배 지역의 특성을 나타내는 지위지수, 재배 기간인 임령자료를 바탕으로 재배 기간에 따른 임목의 평균 수간재적, 단위 면적당 임목의 개체수를 파악하여 임목의 총 재적을 평가한다. 두 번째 단계에서는 목재의 밀도, 지상부의 바이오매스 양을 추산하는 바이오매스 확장계수, 뿌리-줄기 비율을 이용하여 바이오매스 총 질량을 산정한다. 마지막 단계에서는, 수종별 목재의 탄소, 수소, 산소 조성을고려한 단위 질량당 발열량을 평가하여 생산가능한 총 에너지 양을 산정한다. 사례연구: 이 방법론의 절차를 구체적으로 제시하기 위하여 국내의 대표적 침엽수와 활엽수를 대상으로 사례연구를 실시하였다. 침엽수로 선정된 수종은 중부지방소나무, 잣나무, 낙엽송이었으며, 활엽수로 선정된 수종은 상수리나무, 신갈나무, 자작나무이었다. 이 수종의 조림으로 인해 확보할 수 있는 바이오에너지 양을 평가하기 위한 세부적인 과정을 제시함으로써 본 연구에서 개발된 방법론의 절차와 필요성을 구체적으로 보여주었다. 결론: 본 연구에서 개발된 방법론은 임목 바이오에너지를 생산하기 위한 조림 사업의 경제성 평가에 반드시 필요한 정보를 제공할 수 있므로 다양한 바이오연료를 생산하기 위해 필요한 바이오매스 자원을 확보하기 위한 정부의재생에너지 정책이나 산림 산업에 기여할 수 있을 것이다.