적은 비용으로 영속적인 생산이 가능하며 생태계 파괴의 우려가 없는 바이오매스가 미래의 에너지로서 주목 받고 있다.
막대한 부존량
바이오매스(biomass)란 식물이 태양에너지와 이산화탄소 그리고 물을 이용하여 탄소동화작용 이라는 과정을 통해 만들어내는 모든 유기물(有機物)을 통틀어 말한다.
그 예로서 육지에서 자라는 농작물, 꽃, 나무, 풀과 바다에서 자라는 미역, 다시마등 식물들이 있으며 또한 동물이나 미생물을 통해서 나오는 배설물이나 폐기물까지 모두 포함된다(그림1). 따라서 지구상에 존재하는 바이오매스 총량은 대단히 많아서 이것을 에너지로 바꿔 계산하였을 때 세계 전체에서 매년 소비하는 에너지 총량의 1백배를 넘는다. 또한 매년 바이오매스로 만들어지는 순생산량은 전세계에서 한해동안 소비하는 에너지 총량의 10배를 넘는다.
이처럼 많이 존재하고 있고 또한 많이 생산되고 있는 바이오매스는 장점도 많다. 우선 매년 계속적으로 생산될 수 있는 무한한 자원이며, 석유나 석탄과 같은 화석연료에 비해서 공해가 적으므로 자연생태계에 피해가 적다. 또 이용하는 과정이 매우 쉬워서 여러가지로 응용될 수 있고 취급하거나 보관하기가 매우 쉽다. 한편 이와같은 바이오매스는 태양계를 이루고 있는 다른 혹성에도 많이 있을 가능성이 있다.
바이오매스 농장
대부분의 국가들은 1970년대의 제1차 석유파동 이후 대체에너지 생산에 대한 여러가지 연구를 시작하였으며 특히 바이오매스의 대량 생산에 관한 연구가 활기를 띠었다.
미국 남부지방에서는 1966년에 처음으로 양버즘나무를 이용한 바이오매스 생산시험을 시작하였다. 이 시험은 종이의 원료가 되는 펄프를 빠르고 대량으로 생산하고자 보통 25m²당 한 그루를 심던 것을 2~3m²당 한 그루를 심어서 비료와 물을 주는 등 관리방법을 개선하여 10년 또는 20년이상 걸리던 목재생산 기간을 5년 이내로 줄이려는 것이었다.
자른 부위에서는 움이 트고 새로운 줄기가 자라게 되어 펄프용 줄기와 가지가 빨리 생산되었다. 이것이 계기가 되어 1970년 이후에는 미국내 여러곳에서 매우 좁은 간격으로 나무를 심어 단위 면적당 바이오매스 생산량을 높이는 연구가 시작되었다. 그리하여 펄프생산은 물론 화석연료인 석유나 석탄을 대체할 수 있는 바이오매스 농장을 만들게 되었다. 여기에 주로 이용되는 나무는 포플러류나 버즘나무류이다. 또 잉여농산물 중 옥수수 밀 보리 혹은 농산물의 부산물(옥수수대 등)을 이용하여 알콜을 생산하기에 이르렀다. 이것을 휘발류와 섞어 자동차의 연료(가소홀; 가솔린+알콜)로 사용하기도 한다.
캐나다 역시 미국과 비슷하게 바이오매스를 생산하는 연구를 시작하여 주로 사시나무를 비롯한 포플러류를 이용해 알콜 및 사료를 생산하는 대규모 바이오매스 농장을 만들어 놓았다.
녹색휘발유
브라질은 1975년부터 본격적으로 '국가알콜 10개년 계획'을 세워 알콜을 석유의 대체연료로 사용하고자 연구와 투자를 계속 하고 있다. 알콜생산을 위해 주로 사용하는 바이오매스는 사탕수수 및 카사마(cassava)등 열대성 전분작물이다. 현재 휘발유 대신 알콜 만을 사용하여 움직이는 자동차가 거리에 다니고 있다. 최근에는 유칼리나무를 대량으로 심어서 목질부위에서는 알콜을, 그리고 잎에서는 유칼리 기름을 뽑아내어 자동차의 연료로 이용할 계획을 세우고 있다.
벨기에의 부르셀 부근에서는 버려지는 나무가지와 풀을 큰 더미로 쌓아 메탄개스를 발생시켜 집의 난방은 물론 음식을 만드는데 사용되는 연료 그리고 자동차의 연료로까지 이용하고 있다. 이 퇴비더미 속에 쇠로 만든 파이프를 둘둘 말아서 묻어두면 찬물이 들어가서 나올 때는 60˚C이상의 더운 물이 나오게 되어 목욕물 또는 온실용 난방에 편리하게 이용하고 있다. 또한 나무가지나 풀로 메탄개스를 발생시킨 후 나머지를 더 썩히면 훌륭한 비료가 되어 농작물 채소 및 정원수의 생산에 크게 기여할 수있다.
스웨덴의 경우는 1975년 이후 나무와 돼지감자를 이용한 대체에너지 생산연구를 시작하였다. 나무로는 주로 버드나무류를 1m²당 4그루 정도로 심어서 비료도 주고 물도 주는 등 관리를 잘 하게 되면 3년 정도 후 베어서 말렸을때 1m²당 줄기와 가지가 약 3.5kg까지 생산되고 있다. 그 밖에 오리나무류의 공중 질소고정 능력을 높여 바이오매스의 생산을 늘리려는 연구도 하고 있다. 그 결과 바이오매스 생산을 위해 농토에 농작물 대신 버드나무를 심겠다는 농부들이 매년 늘어가는 실정이다. 그 이유는 농부들이 농작물인 밀 보리 또는 유채 등을 심어서 시장에 내가는 것보다 버드나무를 심어서 공장의 연료로 팔았을때 이익이 더욱 많기 때문이다.
일본 태국 필리핀 인도 그리고 서독에서도 정부가 알콜 생산을 위해 계획을 추진하고 있으며 석유 사용의 일부를 대체할 계획이다. 중공은 볏짚이나 가축의 배설물을 이용하여 메탄개스를 발생시켜 밥을 짓고 난방을 하는 농가가 대부분이라고 보고하고 있으며, 소나무류의 잎으로 송침(松針) 치약을 만들어 이용하고 있다. 소련 역시 소나무 등 침엽수의 잎과 어린가지를 이용하여 가축의 사료를 만들며 특히 잎을 이용하여 샴프를 만들어 판매 이용하고 있다.
에너지를 심자
우리나라는 1975년 이후 대학과 연구소 계통에서 바이오매스에 관한 기초연구를 해오고 있다. 산림청 임업시험장에서는 경기도 양평에 현사시나무, 오리나무류 그리고 아까시나무를 약 20ha 면적에 보통보다 훨씬 조밀하게 심어 바이오매스 생산성을 조사 연구하고 있다.
임목육종연구소에서도 80년부터 현사시나무, 이태리포플러 그리고 양황철나무 등 그곳에서 개량한 나무를 대상으로 1m²당 1~4그루의 나무를 심어서 생산량을 비교했다. 그 결과 줄기와 가지의 양이 3년 후 베어서 말렸을 때 매년 1m²당 2.3kg을 생산할 수 있었다. 여기에 섬유소를 분해하는 효소를 활용하면 대략 0.23ℓ의 알콜이 생산될 수가 있어서, 만일 자동차 연료로 알콜을 사용 한다면 외화를 크게 절약할 가능성을 보여주고 있다.
그밖에 여러 대학교에서 알콜 생산을 위한 돼지감자의 생산성 연구를 하고 있는데 돼지감자 속에는 전분 비슷한 '이눌린'(inulin)이 많아서 이것을 알콜로 바로 바꿀 수 있다. 또 트랙터 등에 사용되는 디젤류를 대체하기 위하여 쉬나무의 열매 생산연구가 이루어지고 있다.
농촌진흥청에서는 오래 전부터 볏짚을 이용한 메탄개스 발생에 관한 연구를 하여 현재 농가에 보급돼 난방 및 음식을 만드는 연료로 쓰이고 있다.
세계 도처에서 바이오매스를 생산하고 이용하려는 노력은 점차 활기를 띠고 있다. 그 이유는 무엇보다도 현재의 비율로 에너지를 소비한다면 앞으로 80년 이내에는 모든 화석연료가 고갈될 가능성이 있다는 것을 모두가 깨닫기 때문이다.
우리나라에도 석탄이 생산되기는 하지만 그 양이 많지 않으며 석유는 전혀 나지도 않는다. 따라서 석유위기에 대비할 뿐만 아니라 공해의 발생 등 화석연료가 갖는 문제점을 극복하기 위해서라도 무난히 생성될수 있는 바이오매스의 생산 및 이용기술에 관한 연구가 더욱 절실히 요구된다.
바이오매스를 생산하기 위해 나무나 풀등을 심는 것이 곧 식량이나 에너지를 심는 것이며 또 한 장래의 삶의 터전을 마련하는 길일 것이다.
