전과정평가기법을 이용한 농산물 잔류물 기반 바이오연료 개발의 경제성과 환경성 평가

<연구 개요>
연구 과제명 : 전과정평가기법을 이용한 농산물 잔류물 기반 바이오연료 개발의 경제성과 환경성 평가
연구 기간 : 2012. 5. ~ 2015. 4. (3년, 36개월)
지원 기관: 한국연구재단

 

<연구 내용>

  1. 바이오매스 자원에 대한 데이터베이스 구축 및 분석 방법 제시

○ 농산물 잔류물인 볏짚, 보리짚, 사과전정지, 왕겨, 콩대를 비롯하여 축산분뇨인 계분, 축분 뿐만 아니라 음식물쓰레기, 산림폐기물과 같은 다양한 바이오매스 자원에 대한 데이터베이스 구축 (GIS 분석결과 제시를 통하여 시군단위 지역별 바이오매스 잠재량 평가 가능)

○ 수요(바이오에탄올 필요량)와 공급(지역별 생산량 자료 – 볏짚 생산량)을 바탕으로 에탄올 생산공장의 규모, 운송을 고려한 공장시설 적지, 자원공급이 가능한 수급지역, 운송방법을 분석하여 경제성 및 환경개선 효과를 산정하는 일련의 분석 방법 구축

 

  1. 농산물 잔류물을 이용한 바이오에탄올 생산 전과정 분석

○ 농산물 잔류물인 볏짚을 활용한 에탄올 생산공정을 볏짚 수확, 운반, 에탄올생산, 혼합 등의 다양한 공정의 전과정 분석

○ 전과정은 볏짚생산과정을 포함하여 원료공급을 위한 운송, 에탄올생산공정, 혼합을 위한 정유공장까지의 수송을 포함하여 분석

 

Figure 1. All stages of domestic and imported ethanol production, including gasoline refining processes.

 

  1. 농산물의 부산물을 이용한 바이오에탄올 생산 잠재량 추정 및 적지선정

○ 연간 500만톤 이상 꾸준히 생산되는 쌀의 부산물인 볏짚의 경우 현재 가축사료 등의 현재 수요를 고려하더라도 최대 12억리터 가량의 바이오에탄올 생산 가능 추정

○ 공장의 규모(일처리용량 1,000-4,000톤)와 개수(1-6기)에 따라 최적 공장위치와 집하지역 선정

 

Figure 2. Potential rice straw-based ethanol production (ML) and rice straw production of each county (KOSTAT, 2013). The seven circle markers indicate counties with high potential for rice straw ethanol production (>30 ML). An oil complex that can blend ethanol and gasoline is located at each of the four star markers.

 

  1. 볏짚을 이용한 셀룰로스계열 바이오에탄올의 경제성과 환경성 평가

○ 바이오에탄올 생산비용은 리터당 0.956달러로 산정 (공장 2기, 일처리용량 6,000톤 규모 가정)

○ 바이오에탄올 생산을 통한 환경개선효과는 휘발유 대비 최대 90.6% 온실가스를 저감기대

○ 휘발유 사용량(2011) 기준으로 E10 보급도 가능할 것으로 평가되었으나 경제성과 환경개선 효과를 모두 고려하여 적정한 혼합율은 E5로 판단

 

Figure 3. Optimal locations of ethanol refineries and rice straw supplying counties for E3, E5, E7, and E10 blending regulations considering current rice straw uses. The dark-colored county is the optimal refinery location, and the light-colored counties are feedstock-supplying counties. The blue circles indicate refinery locations, and BPSD (barrels per stream day) value is the refining capacity.

 

  1. 바이오연료 혼합정책에 대한 시나리오 분석

○ E5정책 시행을 가정 하여 브라질에서 에탄올을 수입하는 경우와 국내 볏짚을 기반으로 에탄올을 생산하는 경우에 대해 비교 검토

○ 판매가격의 경우 휘발유 대비 브라질산 에탄올 6센트와 국내생산 에탄올 4.2센트 싼 가격으로 공급가능 한 것으로 산정(바이오 에탄올의 경우, 신재생에너지로 면세 적용)

○ CO2 저감을 통한 환경개선효과는 연간 브라질산 에탄올의 경우 73만 CO2-eq. 톤, 국내생산 에탄올의 경우 100만 CO2-eq. 톤으로 분석

○ 수입산 에탄올이 가격면에서 리터당 1.8센트 저렴하지만 매우 미미한 수준인 반면, 국내생산 에탄올의 경우 추가적인 온실가스 저감효과가 27만 CO2-eq. 톤에 달하는 것으로 평가되어 볏짚을 이용한 에탄올생산 시나리오가 가능함 시사

 

Figure 4. GHGs for transportation from rice fields to ethanol refineries by available rice straw amounts to meet the RFS goals in South Korea. Vertical lines indicate minimum requirements for each rice straw ethanol blending scenario. Curves are regressions using third-order polynomial equations (adj. R2 > 0.8). GHGs are less than 250 g CO2-equivalent L-1 of ethanol with more than 60% of the available rice straw.

답글 남기기

Your email address will not be published. Required fields are marked *