바이오연료 ‘앨지’, 기존 연료 대비 최대 10배 고효율 기대
2012년에도 원유가 급등과 환경정책 등에 따라 ‘고효율 에너지’에 대한 해운업계의 관심은 지속되고 있다. 최근 머스크라인은 조류(Algae)에서 추출한 바이오연료를 혼합 동력으로 한 선박 ‘Kalmar’호의 북유럽-인도 간 서비스 시운항을 선보였으며, 미 해군과의 조류활용 바이오연료 기술개발 합작 R&D를 추진하고 있다. 미국은 조류기반 바이오연료의 상용화를 위해 정부차원의 막강한 사업지원 노력을 펼치고 있으며 미 해군부에서는 지난 2010년 군함기 및 군용기의 연료유로 기존중유와 바이오연료를 혼합해 엔진에 시범사용, 지난해 12월에는 미국 역사상 최대 규모의 바이오연료 구매 프로그램을 발표해 올 3월 1일까지 동 연료구입을 완료할 계획이다. 이에 따라 바이오연료에 대한 전 세계 기업들의 관심이 더욱 증폭되고 동 연료 활용을 위한 연구 및 기술개발이 치열해질 것으로 예상되는 가운데, 머스크의 이번 R&D 제휴와 ‘Kalmar’호 혼합연료 동력 시범운항이 향후 업계에 적지 않은 파급효과를 가져다줄 것으로 보인다.
바이오연료혼합유 동력 상선 상용화되나
머스크 ‘Kalmar’호 조류 추출 연료유 활용 6,500마일 운항
머스크라인이 지난해 12월 북유럽-인도 항로에 대체 연료로 활용가능성이 높은 조류(Algae)1)동력의 선박을 투입하기 위해 미 해군과 공동 연구개발사업(R&D, Research and Development) 제휴를 맺었다. 동 사업은 선박의 조류연료 활용의 타당성을 검증하기 위한 첫 시범운항이다. 시범운항 선박은 지난해 11월 26일 첫 운항한 머스크 ‘카르마’호 이다. ‘카르마’호는 독일의 브레머하펜에서 인도의 피파바브까지 6,500해리에 이르는 북유럽-인도 간 서비스를 제공하고 있다.
총장 300m의 ‘카르마’호는 바이오 연료를 시험하기 위해 2가지 새로운 변화를 시도했다. 그중 첫 번째는 테스트의 리스크 감소를 위해 보조 테스트 엔진을 장착한 것이며, 두번째는 특별 바이오연료 블랜딩 장치와 분리된 탱크를 갖춘 연료 시스템이다. 동 선박은 30톤의 바이오연료를 사용할 예정으로, 기존 연료와의 혼합비율을 7%부터 단계적으로 조절해 향후 100%를 목표로 하고 있다. 엄밀히 말해 ‘Kalmar’호의 이번 시범 운항은 아직 100% 조류 추출 연료로 가동되는 것은 아니지만, 장착된 보조 테스트 엔진을 통해 메인 엔진의 동력에 미치는 영향의 정도를 파악한후 향후조류동력만으로 선박 운항을 개시할 계획이다. Klaus Jørgensen 머스크 마리타임 테크놀로지(Maersk Maritime Technology)의 엔제니어는 “보조엔진을 통해 운항을 성공적으로 마친 뒤 조류연료의 안전성이 검증되면 메인 엔진 운항을 가동할 것”이라고 밝혔다.
이와 같은 바이오연료의 상업적 이용을 앞두고 기업이 당면할 수 있는 지속가능성 및 가격 등의 주요 과제에 대해 머스크라인 측은 “어떤 대안 연료든 상용화 단계로 접어들기 위해서는 불거질 수 있는 부정적인 효과를 테스트 단계에서 모두 해결해야만 한다”고 밝히면서, 연료개발의 기술적 측면에 앞으로도 테스트를 통한 검증을 지속할 것이라고 덧붙였다. 그는 또한 “향후 더욱 강화된 IMO 탄소배출관련 규제요건에 충족하는 중유와 바이오연료유의 최적 혼합비율을 밝혀낼 것”이라고 전했다. 동사는 탄소감축을 위해 단기적으로는 연료 효율성 향상에 중점을 두고, 장기적으로는 저탄소 대안연료로서 지속가능한 바이오연료의 상용화에 역점을 둔 사업계획을 추진할 방침이다. 머스크라인은 2020년까지 25% 탄소 감축을 목표로 하고 있다.
美해군 바이오디젤 혼합비 50% 군함엔진 시범 테스트 완료
재생가능 바이오연료유 45만톤 투자, 올 3월 대체유 본격 가동 돌입
지난 2010년 10월, Ray Mabus 美 해군부 장관은 덴마크 코펜하겐의 머스크 본사를 방문해 1,300척 이상 당사 선대의 에너지 관리 계획을 답사, 관련 현장을 시찰했다. 미 해군부는 현재 국책사업차원에서 녹색 대체연료 개발을 추진하고 있는데, 2010년 미 해군 리버라인은 조류에서 추출한 합성 바이오연료와 기존 연료유인 NATO F-76을 각각 5:5 비율로 혼합해 엔진동력으로 사용한 RCB(Riverine Command Boat)를 시운항하기도 했다.
미 해군과 USDA(United States Department of Agriculture)는 지난해 12월 초 미국 연방정부 역사상 최대 규모의 바이오연료 구매계획을 발표했다. 총 45만톤의 바이오연료를 갤런당 16달러에 사들일 것으로 알려진 이같은 구매 계획은 미국의 다국적 식품회사인 타이슨 푸드(Tyson Foods, Inc.)와 대체연료 기업인 신트롤리움(Syntroleum Corporation)의 벤처 컨소시엄 Dynamic Fuels와 바이오에너지기업 솔라자임(Solazyme, Inc.) 등이 함께 참여하며, 이들을 통한 연료는 미 정부당국에 올 3월 1일까지 공급될 예정이다.
미국은 이미 지난해 11월 양사가 제공하는 바이오연료를 이용해 첫 대체연료혼합 동력 항공기를 운항하는데 성공했으며, 올 여름 하와이에서 실시되는 케리어 스트라이크 포스의 ‘Great Green Fleet’프로젝트에 투입될 함정과 항공기에도 각각 10만갤런과 35만갤런씩 대체 바이오 연료가 사용할 예정이다. Michael McAdams 美 첨단 바이오연료 협회 협회장은 “이번 구매 프로젝트에 투입되는 바이오연료 양은 전례 없던 초유의 규모”라면서, 동 프로젝트를 통해 미국이 신재생 에너지원 제공을 주도하며 세계 시장의 새 역사를 쓰게 될 것이라고 밝혔다. 그는 또한 첨단 신재생 에너지 시장 개척으로 인해 유발될 일자리와 고용창출 효과, 국가 에너지 안보 향상 등 경제적 효과에 대한 기대를 드러냈다. Ray Mabus 장관은 “돛에서 석탄, 석탄에서 디젤, 디젤에서 핵, 그리고 마침내 핵에서 바이오 연료까지 우리 군은 함정 동력원의 혁신을 이끌어 왔다”고 전했다.
2015년, 전세계 바이오매스 시장 5년만에 “2배 확대”
기회의 원료 ‘조류(Algae)’바이오 연료, 상업적 이용 유수기업 줄줄이 투자
동 프로젝트는 향후 테스트 실효성에 따라 군용기 및 군함기에 국한하지 않고 민간항공기 및 상선을 움직이는 데에도 점차 바이오연료 활용을 확대·촉진할 전망이다. 올해 1월 발표된 일본 후지경제연구소의 한 보고서에 따르면, 오는 2015년 세계 바이오매스 시장 규모는 약 2,600억엔으로 성장해 2010년 대비 5년만에 2배가량 신장될 전망이다. 이와 관련, 기업 차원의 바이오연료 기술개발 경쟁심화가 불가피한 가운데 미 해군의 이번 바이오연료 R&D 제휴를 계기로 조류에너지 혼합유의 머스크 ‘Kalmar’호가 과연 어느 정도의 가시적 경제효과를 드러낼지 관심이 주목된다.
옥수수와 사탕수수 기반의 바이오에탄올은 현재 바이오연료 시장의 90% 가까운 비중을 차지하고 있지만 이들 원료는 자체 에너지 함량보다 더 많은 화석에너지를 필요로 하며, 또한 이같은 연료생산을 위한 경작지 증가 및 비료와 농약문제 등 생태환경성의 지속가능 부합도에 관한 우려가 증대되면서 관련 산업이 주춤한 모습을 보이기도 했다. 그러나 차세대 연료로 각광받고 있는 ‘조류’는 화석연료에 비해 순 온실가스 감소량이 50%에 달해 바이오 연료원 가운데 가장 높은 관심을 받고 있다. 조류는 염분지역과 연안 해수, 사막 등 비경작지에서도 생산이 가능하기 때문에 기존의 바이오연료용 작물보다 최소 30배 이상의 에너지를 생산할 수 있다. 또한 폐수를 이용해 영양분을 얻기 때문에 경제적이면서도 지속가능한 생물 환경정화를 제공한다.
미 에너지부는 “조류에서 생산된 바이오디젤은 즉시 에너지로 사용할 수 있고, 재생가능한 디젤과 항공유 등 다양한 바이오연료로 정제될 수 있다”고 ‘Biofuels: The Potential of Algae’란 보고서에서 조류의 바이오연료 활용 가능성에 대해 기술했다.
또한 조류에서 생산된 바이오매스는 전력생산 등에도 활용될 수 있으며, 생산된 재생가능 디젤과 항공유는 기존 엔진을 개조하지 않고도 사용할 수 있다는 이점이 있어 석유의 대체에너지로서 기대를 모으고 있다고 밝혔다. 미 환경보호 당국 역시 “조류는 탄소배출량은 총 탄소 배출량의 2% 미만이지만, 대기 중 이산화탄소를 연간 약 300~500M/T흡수해 이를 유기물로 전환시키고, 광합성으로 공기 중 산소량의 절반가량을 생산해내기 때문에 석유에너지 대비 온실가스 배출량을 60% 이상 감축할 수 있다”고 밝힌 바 있다. 이에 따라 최근 ExxonMobil, Shell, BP 등 세계 3대 석유메이저 기업을 비롯한 관련산업계의 조류를 활용한 상업적 개발 및 투자가 상당한 탄력을 받고 있다. 미 해군의 바이오연료 소비 시험군함 RCB역시 같은 맥락에서 조류연료 사업에 대한 관심이 고조되었음을 보여주는 사례라고 할 수 있다.
뉴멕시코의 사막지대에 위치한 미국의 에너지기업 사파이어社는 비경작지에 정제되지 않은 염수를 이용해 조류를 배양하고 있다. 사파이어는 미 에너지부와 농무부로부터 1억달러 이상의 보조금과 대출금을 지원받아 제작년(2010) 300에이커(acre) 배양부지를 신설했다. 샌프란시스코 남부의 솔라자임社는 값비싼 시설을 건설하기 보다는 발효 탱크에서 조류에 당분을 공급해 이를 배양하는 시도를 했다. 조류가 목재 부스러기 같은 삼림 부산물 등 무엇이나 영양분으로 이용할 수 있는 장점을 활용한 것으로, 동사는 원가절감을 위해 지속적인 노력을 기울이고 있다.
동사는 또한 세계 최초로 조류 유래 제트연료를 개발해 기존 화석연료와 동등한 성능을 인정받았으며 군용 제트연료 개발에 기여했다는 평을 얻기도 했다. 미국 정부는 이들 기업을 비롯해 향후 5년 이내에 조류 바이오연료의 상업적 생산이 성장하기를 기대하고 있으며, 미 당국의 막강한 지원에 힘입어 조류 바이오연료는 현재 미국이 매일 소비하고 있는 1,800만 배럴의 원유 가운데 일부를 대체할 유력연료로서 앞서가고 있다. 미국 외에도 일본, 호주, 이스라엘, 중국, 인도, 인도네시아 등 세계 각국에서 조류에 대한 연구개발이 추진되고 있다. 일본에서는 몇 년 전 한 교수가 기존 중유의 10배 이상의 높은 생산성과 효율이 기대되는 연료유를 만들 수 있는 조류(Algae)를 오키나와 근해에서 발견해 화제가 되기도 했다.