한국의 바이오에너지 시장 현황 및 기술개발

2013

국회의원 홍문종

새누리당 의정부시을

목  차

Ⅰ. 바이오에너지의 특성	1

Ⅱ. 국내외 시장 현황 및 전망	3

Ⅲ. 한국의 기술 경쟁력 분석	10

Ⅳ. 바이오에너지 기술 개발 동향	17

Ⅴ. 요약 및 향후 전망	21

<참고자료> OECD 신재생에너지 RD&D 투자현황	27

Ⅰ.		바이오에너지의 특성

1. 개념

□ 바이오에너지 정의

※ 바이오에너지는 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 별표 1에 의하면 아래와 같이 정의할 수 있음

1) 생물유기체를 변환시켜 얻어지는 기체, 액체 또는 고체의 연료

2) 제1호의 연료를 연소 또는 변환시켜 얻어지는 에너지

* 제1호 또는 제2호의 에너지가 신·재생에너지가 아닌 석유제품 등과 혼합된 경우에는 생물유기체로부터 생산된 부분만을 바이오에너지로 본다

□ 바이오에너지 범위

2. 특성

□ 바이오에너지는 자원이 풍부하여 파급효과가 크고 환경친화적 생산과 함께 다양한 형태(연료, 전력, 열 등)의 에너지 생성이 가능

□ 바이오에너지는 이산화탄소를 저감하는 청정연료

* 에너지 전환과정에서 발생되는 CO2는 생물의 생장과정에서 흡수한 것으로 대기 중에 CO2의 양을 증가시키지 않는 “탄소중립(Carbon Neutral)” 즉, CO2 zero emission의 특징을 지녀 지구 온난화의 주범인 화석연료에 의한 온실가스 양을 감소시킬 수 있음

□ 바이오에너지 산업은 정책 의존성이 높은 수익 구조를 가지고 있음

□ 바이오에탄올 분야는 국내에 Supply Chain이 비교적 잘 형성되어 있고 기술수준도 높음

※ 단, 부품소재의 국산화가 부족하며, 대기업 위주의 기술개발이 이루어져 중소기업참여를 늘일 수 있는 방안을 강구할 때임

□ 바이오부탄올 분야는 대기업을 중심으로 요소기술은 확보하고 있으나 상용화 추진 중인 해외에 비해 기술수준이 낮아 이에 대한 R&D 지원과 실증플랜트 건설에 대한 민간의 참여가 요구됨

□ 바이오디젤 분야는 미사용/비활용 원료를 활용한 바이오디젤 생산기술은 국내·외 개발이 시작단계이기 때문에 불완전하며, 현재 Supply Chain이 형성되어 가고 있는 구조

※ 그러나 국내의 기술 수준이 해외 기술을 능가하고 있어 Supply Chain을 전략적으로 구성할 경우 세계시장 진출에 유리한 고지를 선점할 수 있을 것이라 예상

□ 바이오가스 분야는 R&D 지원이 꾸준히 이루어져 왔으며, 중소기업 및 대기업에서 요소기술 을 많이 확보하고 있음

□ 최근 유기성자원의 매립금지로 인한 바이오가스 생산량의 감소로 바이오가스 에너지화 사업의 경제성이 저하된 만큼 바이오가스 증산기술과 원료다각화를 통한 시장확대가 필요

Ⅱ.		국내외 시장 현황 및 전망

1. 국내외 현황 및 전망

가. 세계 시장현황 및 전망

□ 전 세계 바이오에너지 소비는 1차 에너지 소비의 약 10%이며 이와 같은 보급률은 2030년까지 지속될 것으로 예측

[그림 1] 전 세계 에너지원별 보급 현황 및 전망 (IEA, 2009)

□ 바이오에너지 전체 세계시장은 2010년 564억불에서 2020년 1,128억불로 성장 전망 (Cleanedge, 2011.3)

□ 바이오에너지는 현재 전 세계 재생에너지의 72%를 차지하고 있으며, 2035년까지 전체 공급량의 약 52%를 차지하여 재생에너지 중 가장 핵심적인 역할을 할 것으로 전망됨

2010년	2035년(450 시나리오 기준)

※ 자료 출처: IEA, World Energy Outlook, 2012

□ 향후 바이오에너지 시장은 수송용 바이오연료 중심으로 성장할 것으로 예상됨

○ 수송용 바이오연료는 2010년 약 6천만 toe에서 2020년과 2035년 각각 1.5억 toe, 4억 toe로 증가할 것으로 예상됨

○ 열에너지는 2010년 약 7.5억 toe에서 2035년 6.5억 toe로 감소할 것으로 예상됨

○ 전기에너지는 2010년 약 3천만 toe에서 2020년과 2035년 각각 0.8억toe, 1.8억 toe로 증가할 것으로 예상됨

[그림 2] 바이오에너지 원별 수요 전망 (자료: 국제에너지기구, 2012)

□ 수송용 바이오연료는 2020년을 기점으로 곡물계 바이오연료(사탕수수 에탄올, 곡물 에탄올, 곡물 바이오디젤)에서 목질계 에탄올, 차세대 바이오디젤, 바이오항공유, 바이오메탄 등으로 다변화 예상

[그림 3] 수송용 바이오연료 보급 전망 (국제에너지기구, 2010)

나. 국내 시장현황 및 전망

□ 우리나라 바이오에너지 시장 규모는 2007년 이후 점차 증가하고 있으며 특히 수송용 바이오연료인 바이오디젤과 고형 바이오연료 시장의 성장이 두드러짐

※ 자료 출처: 신재생에너지센터, 2012

○ 현재 바이오디젤을 포함한 수송용 바이오연료 보급 의무화 정책(Renewable Fuel Standards, RFS)의 입법화를 추진중이며, 2014년부터 RFS가 시행되면 수송용 바이오연료의 사용량은 지속적으로 증가할 것으로 예상됨

○ 현재의 국내 유기성폐자원 중 바이오가스는 최소 31만 toe/년, 최대 98만 toe/년의 잠재적 에너지를 보유하고 있는바, 소규모 국지형 단순 에너지 활용에서 통합소화, 대형화가 이루어질 경우 시장은 확대될 것으로 전망됨

○ 고형 바이오연료 시장은 2011년부터 RPS 제도가 시행됨에 따라 발전 부문에서 고형 바이오연료 수요가 가파르게 증가하고 있으며 향후에도 성장세는 유지할 것으로 전망됨

※ 자료 출처: ‘12 산업기술로드랩 신재생에너지(열)

다. 국내외 기술개발 동향

구분		기술개발 동향
국외	액상바이오연료	- 미국은 목질계 원료와 해양 바이오매스(미세조류)를 원료로 석유계 차량연료(가솔린, 디젤)를 대체 바이오연료 생산 연구 집중 - EU는 목질계 원료를 열화학적으로 전환하여 경유 대체연료를 생산하는 데모 플랜트 구축 및 실증 운전
	바이오가스	- EU는 유기성폐자원의 통합처리 기술 분야애서 혐기성 소화에 집중 - 미국은 유기성폐기물 및 매립가스의 바이오가스의 생산 및 활용 확대 노력 (바이오파워, 바이오연료, 바이오제품)
	고형 바이오연료	- EU는 연료의 산업적 활용 용도에 따른 품질 기준안 제정 - 펠릿 보일러의 효율 향상 및 안정성 향상을 위한 기술개발 진행 - 발전소의 혼소 발전 연료로 고형 바이오연료 연소 효율을 높이기 위한 기술 개발 진행
국내	액상바이오연료	-폐식용유로부터 바이오디젤 생산 기술 개발 및 상용화, 바이오디젤 보급 확대중 - 2011년 말 지경부 그린에너지 전략 로드맵(수송용 바이오연료) 발표 -비식용원료(목질계 원료)로부터 바이오알콜(에탄올, 부탄올) 생산 공정 상용화에 필요한 핵심 기술 개발을 위한 산-학-연 협력 연구가 진행 중임 -출연연 중심으로 목질계 원료의 열분해에 의한 바이오오일 전환 기술 개발 연구가 진행 중임 -해양 바이오매스(조류)의 대량 생산 기술 및 조류의 고효율 연료 전환 공정 개발에 대한 연구가 진행 중임
	바이오가스	- 유기성 폐기물의 통합소화 기술 개발로 바이오가스 생산성 향상 기술 개발 및 파일럿 실증 연구가 진행 중임 - 고순도 정제 바이오가스의 차량 연료로 실증 보급 확대 중임
	고형 바이오연료	-고에너지 효율의 펠릿 성형 기술 개발이 진행 중임 -고형 바이오연료 사용한 고에너지 효율 펠릿 보일러 개발이 진행 중임 -발전소에서의 고형 바이오연료 활용한 혼소 기술 개발이 추진 중임 - 2012년 산업통상자원부(구 지식경제부)에서는 바이오매스 에너지 로드맵(바이오가스 및 고형연료)을 발표함

2. 산업생태계 분석

□ 바이오에탄올 Supply Chain

분류	세부기술별	국내기업	해외주요기업
1차 품목	바이오에탄올	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP
2차 품목	원료물질 전처리 및 당화 시스템	CJ제일제당, 대상, 창해에탄올, 진로발효, SK에너지, GS칼텍스	Danisco, Novozymes
	미생물 개발	창해에탄올, 진로발효, 마크로젠
	분리/정제 시스템	창해엔지니어링, 코오롱엔지니어링	Ajinomoto, Dupont, Cargill
	연료유 저장 및 혼합 시스템	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP
3차 품목 (미생물개발	발효설비	창해에너지어링, 코오롱건설, 코바이오텍, 바이오트론, 퍼멘텍

* 출처: ‘12년도 발전전략보고서 (바이오·폐기물)

□ 바이오부탄올 Supply Chain

분류	세부기술별	국내기업	해외주요기업
1차 품목	바이오부탄올	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP
2차 품목	원료물질 전처리 및 당화 시스템	CJ제일제당, 대상(주), 창해에탄올, 진로발효, 신동방 CP, 삼양제넥스, 하이덱스, 삼성종기원, SK에너지, GS칼텍스	Danisco, Novozymes, Bluefire
	미생물 개발	CJ제일제당, 대상(주), 창해에탄올, 진로발효, SK에너지, GS칼텍스, 바이오니아, 마크로젠	Gevo, DuPont (Butamax)
	분리/정제 시스템	CJ제일제당, 대상(주), SK에너지, GS칼텍스	Ajinomoto, DuPont, Cargill
	연료유 저장 및 혼합 시스템	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP
3차 품목 (미생물개발)	발효설비	창해에너지어링, 코오롱건설, 코바이오텍, 바이오트론, 퍼멘텍

* 출처: ‘12년도 발전전략보고서 (바이오·폐기물)

□ 바이오디젤 Supply Chain

분류	세부기술별	국내기업	해외주요기업
1차 품목	바이오디젤	(주)SMPOT, 한국종합기술, KAIST, 한국에너지기술연구원, (주)바이오트론	IFP, BDI,Solarzyme
2차 품목	고체촉매이용 BD생산기술	(주)SMPOT,(주)한텍엔지니어링, 한국에너지기술연구원, SK에너지, GS칼텍스	IFP, BDI
	미세조류 이용 BD생산	한국종합기술	미국 Solarzyme
3차 품목 (고체촉매)	세라믹고체촉 매 제조기술	(주)SMPOT, 한국에너지기술연구원,	IFP
	고효율 바이오디젤 공정기술	(주)SMPOT, (주)월크론 한텍, 한국에너지기술연구원,
	모듈화 양산 기술	㈜월크론, 한텍
3차 품목 (미세조류)	미세조류 균주	한국종합기술, 한국에너지기술연구원,, KAIST
	광생물 반응기	㈜바이오트론, 한국에너지기술연구원,	독일 IGV
	미세조류 수확설비	한국종합기술
	발효조	한국발효기술	Vogel

* 출처: ‘12년도 발전전략보고서 (바이오·폐기물)

□ 바이오가스 Supply Chain

분류	세부기술별	국내기업	해외주요기업
1차 품목	바이오가스	대우건설, 현대건설, 포스코건설, 태영건설	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
2차 품목	고부하 바이오가스 플랜트 기술	대우건설, 서희건설, 현대건설, 화인이테크, KEC시스템	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
	바이오가스 생산율 증대 기술	현대건설, 대우건설, 안나비니테즈, 이레기술	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
3차 품목 (고부하)	고부하 바이오가스 플랜트 기술	대우건설, 현대건설	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
	운전최적화 및 혐기소화 예측모델	화인이테크, KFC시스템	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
3차 품목 (생산율)	가수분해 가속화 기술	현대건설, 대우건설	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
	생화학적 활성도 향상 기술	안나비니테즈, 이레기술	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga

* 출처: ‘12년도 발전전략보고서 (바이오·폐기물)

Ⅲ.		한국의 기술 경쟁력 분석

1. 기술수준 및 경쟁력 분석

□ 기술수준, 국산화율 및 주요 업체

○ 바이오에너지의 경우 우리나라는 세계 최고수준 대비 기술에 따라 70-90% 수준임

구 분		바이오에탄올	바이오부탄올	바이오디젤	바이오가스
국산화율		82%	60%	70%	90%
기술수준 (세계최고=100)		90	75	80%	70%
가격수준 (세계최고=100)		85	85	100%	80%
주요업체	국내	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	SK에너지, GS칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL	㈜SMPOT, 한국종합기술, KAIST, 에너지기술연구원	대우건설, 현대건설, 포스코건설, 태영건설
	세계	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP	Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP	IFP, BDI, Solarzyme	Schmack, Kompogas, OWS, Valorga
성장성 (매출액 기준)		3%	20%	100%	80%
중소기업 비중 (생산액 기준)		3%	5%	50%	90%

* 출처: ‘12 바이오·폐기물 발전전략보고서

○ 식용원료를 이용한 1세대 바이오연료 기술은 선진국 대비 90% 수준으로 높으나, 비식용 바이오매스를 이용한 2세대(차세대) 바이오연료 기술은 65% 수준으로 정부의 관심과 지속적인 지원 필요

<표 1> 선진국 대비 국내 바이오에너지 원별 기술 수준

바이오에너지 기술		선진국 대비 기술 수준
수송용 바이오연료	1세대 바이오연료	90
	2세대 바이오연료	65
바이오가스	바이오가스 플랜트	89
	LFG 이용	88
고형 바이오연료 생산 및 활용		77

* 참고: 2012 신재생에너지 백서, 에너지관리공단 신재생에너지센터

○ 바이오에너지기술은 전 세계 4위 수준으로, 5위 중국과 0.3년 정도 기술격차가 있음

<표 2> 에너지자원 극한기술 분야 전략기술의 주요 5개국 기술수준 및 순위

※ 자료: 2012년 기술수준평가-120개 국가전략기술, 한국과학기술기획평가원, 2013.2

<표 3> 에너지자원 극한기술 분야 우리나라와 주요국간 기술격차

※ 자료: 2012년 기술수준평가-120개 국가전략기술, 한국과학기술기획평가원, 2013.2

2. 특허관점의 기술경쟁력 분석

□ 바이오에너지 분야의 자본경쟁력, 무형자본 경쟁력, 특허수준을 종합적으로 비교 결과, 미국은 전 분야에서 높은 수준을 나타나고 있음

□ 한국은 GDP 대비 연구개발 투자비율이 독일과 프랑스 보다 높았지만, 특허수준은 대부분의 기술 분야에서 낮게 나타나 기술역량을 질적으로 높이기 위한 노력이 필요한 것으로 조사됨

□ 분야별 특허수준을 볼 때 한국은 상대적으로 바이오에탄올 미생물 및 바이오에탄올 공정기술의 특허수준이 높은 것으로 나타남

** 출처: 2012 녹색기술 지식맵, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 2012.11

□ 바이오에너지 분야 특허(분석구간 1992.1-2012.5)의 경우 건수는 중국이 한국보다 8배 정도 많으나 (한국 1,525건, 중국 11,822건), 특허 수준은 한국이 중국보다 우수

※ 출처: 2012 녹색기술 지식맵, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 2012.11

바이오에너지분야 특허수준 분석

3. SWOT 분석

	내부	Strength	Weakness
		- 생명공학기술 강국 - 동남아 바이오매스 자원에 대한 유리한 접근성 - 바이오연료 기술 개발 경험 축적 - 일부 국내기업의 세계적 수준의 바이오연료 플랜트 기술 보유	- 빈약한 바이오매스 부존자원 - 산림 경영 인프라 부족에 따른산림 부산물 수집의 비경제성 - 차세대 바이오연료 분야 R&D 연구 경험 부족 - 해외 플랜트 수출 경험 부족 - 열악한 바이오에너지 관련 국내 인프라 - 국내 바이오에너지 내수 시장부족 및 관련 기업의 영세성
외환	환경 부 경
Opportunity		SO 전략	WO 전략
- 바이오연료 수요 증대 - 정부의 신재생에너지 보급 목표 달성을 위한 정책적 지원 강화 및 바이오에너지 수요 증가 - 기후 변화 대응을 위한 국내외바이오연료 플랜트 수요 증가 - 2012년 유기성 폐기물 해양 투기 금지에 따른 바이오가스 처리 시설 수요 증가 - 국제 유가의 급등		- 유기성 폐기물의 에너지화 기술개발에 집중 - 해외 시장 수요가 있는 국내 보유 우수․바이오연료 플랜트기술 발굴 및 수출 산업화 추진 - 국내 바이오매스 폐자원 활용을 극대화 할 수 있는 정책 수립 - 석유화학산업 기술을 바이오기술과 융합하여 수송용 바이오연료 시장 조기 선점	- 수송용 바이오연료 보급 확대를 위한 지원 정책 시행 - CDM 사업 시행을 통한 바이오에너지 경제성확보 지원 - 동남아 국가와 바이오매스 자원 공동 개발 협력 체제 구축 - 국내 개발 신기술을 바탕으로한 플랜트 수출 지원 정책 시행
Threat		ST 전략	WT 전략
- 선진국의 바이오에너지 분야 지원 확대 - 차세대 바이오연료 R&D에 대한 선진국들의 점진적인 투자 확대 - EU, 일본 등의 해외 농장사업 진출에 따른 바이오매스 자원 선점 - 외국 기술 및 자본의 국내 유입 (셰일가스와 타이트 오일 개발 본 격화) - 미국, 중국 중심의 셰일가스 사업확대로 인한 바이오가스 사업 위축 - 타이트 오일의 채굴 기술 발달 로 인한 생산단가 하락으로 바이오연료 경제성 악화		- 차세대 바이오에너지 R&D 지원 강화 - 선진 기술 습득을 위한 국제 공동연구 활성화 - 국내 강점 기술의 데모 실증 지원으로 수출 산업화 지원 - 국내 기업 간 공동연구 활성화 - 시너지가 가능한 이종업체(석유화학업체-바이오업체) 간 공동연구 지원	- 해외 바이오매스 자원 확보를위한 국제 협력 강화 - 국내 개발 기술의 실증 및 시범사업 지원을 통한 상용화 추진 - 신기술의 가치에 의거한 재무적 지원정책 수립 및 시행 - 미래 유망 고부가가치 바이오연료 기술에 대한 체계적인 정책 지원

* 출처: ‘12년도 발전전략보고서(바이오▪폐기물)

4. 기술현황맵

□ 바이오에너지 산업의 가치사슬은 바이오매스 원료, 바이오연료 생산, 연료 정제, 에너지 활용 등 분류 가능

* 출처: ‘12년도 산업기술로드맵 신재생에너지[열분야]

□ 바이오에너지 산업화의 핵심인 바이오매스 원료의 안정적 수급을 위해서는 보다 생산성이 높은 바이오매스 종의 개발이 필요하며 이를 위해 유전공학기술을 적용 해 형질을 개량한 유전자 조작 에너지 작물 개발이 진행 중임

□ 바이오에너지 전환 기술은 유효 에너지 회수율이 높고 공정에서 발생하는 폐기물이 최소화된 친환경 공정 기술개발이 주 타겟임. 바이오연료의 경우 기존 연료보다 석유계 연료에 근접한 연료 물성을 갖는 새로운 바이오연료 개발에 중점을 두고 있음

□ 바이오에너지 활용 분야는 과거에는 보급이 용이한 열에너지 중심으로 산업이 성장하였으나 다른 신재생에너지(태양열, 지열 등)의 보급이 시작됨에 따라 보다 부가가치가 높은 전기 및 수송용 연료로 전환이 이루어지고 있으며 향후 태양광, 풍력 발전이 확산되면 바이오에너지의 주산업은 수송용 연료가 될 전망임

Ⅵ.		바이오에너지 기술개발

1. 국내 바이오에너지 보급 목표와 가용 자원양

□ 정부는 2008년에 신재생에너지 보급을 획기적으로 높인다는 제 3차신재생에너지 보급 기본계획을 발표

□ 동 계획에 따르면 재생에너지와 바이오에너지 보급 양은 2030년까지 각각  6.2배와 14.8배 증가하는 것으로 계획

[그림 4] 제 3차 신재생에너지 보급 기본 계획 (자료: 지경부, 2008)

□ 바이오에너지는 국내 재생에너지 보급 확대시 핵심적인 역할을 담당하는 것으로 되어 있으나 이러한 목표를 실현하기 위해서는 해결해야 할 문제가 존재

□ 2030년 바이오에너지 보급 목표를 달성하는데 필요한 바이오매스 양의 약 23%만이 현재 국내 가용 자원으로 공급 가능한 실정

[그림 5] 국내 바이오에너지 보급 목표와 가용 자원양.

□ 따라서 향후 늘어나는 바이오에너지 수요를 충족시키기 위해서는 생산 원료인 바이오매스 수급 전략 마련 필요

2. 바이오에너지 기술개발 동향

□ 향후 바이오에너지 보급 목표 달성에 필요한 바이오매스 자원 확보를 위해 크게 1) 국내 가용 자원의 우선 활용 2) 새로운 에너지 작물(억새, 미세조류 등)의 발굴 및 대량 생산 실현 3) 해외 농장 개척 등을 통한 해외 바이오매스 자원 확보 노력이 진행되고 있음

□ 국내 부존 바이오매스 자원의 에너지화

○ 유기성 폐기물로부터 바이오가스 생산 및 에너지 활용기술과 산림 간벌재 등 목질 자원을 고형연료로 활용하는 기술 개발이 활발하게 진행되고 있으며 지속적인 지원이 필요

○ 유기성 폐기물의 에너지화 기술은 다양한 유기성 폐기물을 함께 처리하는 통합 소화 기술개발과 생산 바이오가스를 전기 또는 CNG 차량용 연료로 활용도를 높이려는 기술 개발 연구가 주를 이루고 있음

○ 목질계 고형연료 관련 연구는 고품질 목질 펠릿의 생산 기술과 목질 고형 연료를 안정적으로 에너지화할 수 있는 고효율 보일러 개발연구가 진행 중임

○ 이외에도 목질 바이오매스를 차량용 연료 (바이오에탄올, F-T 디젤 등)로 전환하는 기술 개발에 대한 연구도 수행되고 있음

□ 신규 바이오매스의 발굴 및 에너지 활용 기술

○ 향후 급증하는 바이오에너지 수요를 충족하기 위해서 고생산성 바이오매스 자원의 활용이 필요하다는 인식하에 최근 해조류, 미세조류 등의 조류 바이오매스와 버려진 당에서 경작 가능한 고생산성 억세 등의 에너지화 기술 개발 시작

○ 해조류는 한정된 육지를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있지만 아직 바이오매스 대량 생산에 대한 유효성이 검증되지 않은 상황임

○ 식물성 플랑크톤인 미세조류를 대량 배양하여 산업체 배출 CO2를 고정화하고 생산된 미세조류를 경유 대체연료로 전화하는 기술 개발도 진행 중임

○ 이러한 기술 개발이 성공적으로 진행되면 국내 필요 바이오에너지의 상당 부분을 공급 예상

□ 해외 바이오매스 자원 활용 에너지 생산기술

○ 해외 바이오매스 자원은 국내 자원과 물리화학적 특성이 일부 다르므로 이에 대한 공정기술 개발 필요

○ 국내 기업들이 해외 팜농장 사업에 잇따라 진출함에 따라 팜 부산물을 에너지로 활용하는 기술 개발 착수

○ 국내 주요 바이오에너지 기술 개발 현황을 요약하면 다음과 같음

활용원료		연구내용
국내 자원	농임산 부산물	생물공정에 의한 부탄올 생산 기술
	농임산 부산물	열화학공정에 의한 F-T 디젤 생산 기술
	농임산 부산물	목질 바이오매스의 열분해 가스화 기술
	유기성 폐기물	통합소화 바이오가스 생산 공정 실증
신규 자원	해조류	해조류 활용 에탄올 생산 기술
	미세조류	미세조류 활용 경유 대체연료 생산 기술
	농산 부산물	국내 농산 부산물 활용 에탄올 생산 기술
해외 자원	팜 부산물	팜 부산물의 액상 연료(바이오에탄올, 바이오오일)화 기술

* 참고: 2012 신재생에너지 백서, 에너지관리공단 신▪재생에너지센터

Ⅴ.		요약 및 향후 전망

1. 바이오에너지 분야 한국의 국제 경제력

□ 바이오에너지 기술은 미국, EU, 일본 다음 전 세계 4위 수준이며 5위인 중국과 0.3년 정도 기술적 격차 있음

□ 한국, 독일, 프랑스의 바이오에너지 분야 RD&D(Research, Development and Demonstration) 투자현황을 비교하면 다음과 같음

<표 4> 주요국별 바이오에너지 투자현황              (단위 : 백만달러)

구분	2007	2008	2009	2010	2011	연평균 증가율(‘07-’11)
프랑스	39.9	58.7	118.0	69.5	95.4	24.4%
독 일	20.1	23.2	36.0	37.6	52.1	26.9%
한 국	7.1	5.0	8.1	12.4	10.9	11.2%

※ OECD 신재생에너지 RD&D 투자현황은 별첨 참조

□ 한국의 바이오에너지 투자규모는 독일의 1/5, 프랑스의 1/9 수준임. 또한 한국의 특허수준은 독일과 프랑스에 비해 대부분의 기술 분야에서 낮게 나타나 기술역량을 질적으로 높이기 위한 노력이 필요한 것으로 조사됨

□ 또한 식용원료를 이용한 1세대 바이오연료 기술은 선진국 대비 90% 수준으로 높으나, 향후 시장 확대가 예상되는 비식용 바이오매스를 이용한 2세대(차세대) 바이오연료 기술은 65% 수준으로 정부의 관심과 지속적인 지원 필요

2. 차세대 바이오연료 기술 개발

□ 바이오에너지의 핵심은 “원료의 안정적 수급” 및 “연료의 우수 물성 확보”임

□ 현재 원료의 안정적 수급과 관련하여 1) 유기성 폐자원 이용, 2) 새로운 에너지 작물(억새, 미세조류 등) 발굴, 3) 팜 부산물 등 해외 바이오매스 자원 이용 기술이 개발 되고 있음

□ 향후 시장 need 및 세계시장 선점을 위해 연료의 물성이 우수한 고탄소 탄화수소 바이오연료(바이오항공유 등) 등 차세대 기술 개발도 필요함

※ 바이오 항공유

○	전 세계 항공연료 소비는 전체 수송연료 소비의 약 15%를 차지하며 육상 부문에 비해 가파르게 증가하여 CO2 감축이 국제 사회의 중요 이슈로 부각되고 있음. 최근 EU는 항공 부문에서 탄소세 도입 방안 발표

○	항공 부문은 바이오연료를 제외한 타 재생에너지의 적용이 매우 어려워 바이오연료가 CO2 감축에 활용 가능한 유일한 에너지원임

○	바이오항공유 수요는 2020년 이후 가파르게 증가하여 2050년 기준 약 2억 5천만 toe/년(항공유 수요의 30%)에 달할 것으로 예측됨[IEA, Energy Technology Perspective, 2010]

○	국내에서도 항공유 소비는 연 평균 7% 이상 증가하고 있으며 2010년 기준 583만 kL로 국내 수송용 연료 총 소비량의 16%임[에너지 통계 연보, 2010]

○	현재 미국 UOP, 필란드 Neste oil 등에서 식물성 기름으로부터 바이오항공유 생산기술 개발을 진행 중임. 그러나 식물성 기름은 원료의 수급 안정성이 낮아 향후 급증하는 바이오항공유 수요를 충족하기에는 매우 부족할 것임

○	국내 바이오항공유 생산기반 구축을 위해서는 원료 수급방안 마련과 바이오항공유 전환기술 개발이 필요함

<참고 자료>

ㅇ 신재생에너지 RD&D 투자현황

- 우리나라 신재생에너지 RD&D 투자액(‘11년도 기준)은 OECD 국가 중  7위(190백만 달러)이며, 증가율은 OECD 국가 중 12위(12.0%)임

* RD&D : Research, Development and Demonstration

* 자료 : IEA, Energy Technology RD&D budget

(단위 : 백만달러)

구분		2007	2008	2009	2010	2011	연평균 증가율(‘07-’11)
호주	태양	27.3	21.7	73.5	64.9	54.7	19.0%
	풍력	5.6	3.7	1.2	4.5	3.0	-14.4%
	해양	0.2	0.6	1.6	4.0	1.6	69.6%
	바이오	8.4	7.0	10.5	14.3	136.8	100.8%
	지열	1.8	1.9	9.1	10.2	0.4	-32.1%
	소수력	1.0	1.5	1.1	0.8	0.6	-13.3%
	수소	0.7	0.3	1.5	2.6	2.3	37.4%
	연료전지	0.2	0.1	-	0.2	0.4	20.7%
	기타	17.4	17.8	8.2	8.4	-	-
	합계	62.4	54.6	106.6	109.7	199.8	33.8%
오스트리아	태양	3.5	6.0	11.0	18.9	21.6	57.6%
	풍력	0.2	1.1	1.0	2.8	1.5	66.5%
	해양	0.1	0.0	0.3	-	-	-
	바이오	16.4	23.4	27.2	19.3	17.5	1.7%
	지열	0.0	1.2	0.5	0.8	0.1	108.8%
	소수력	0.3	0.9	2.4	2.3	0.9	34.4%
	수소	0.4	0.8	1.3	1.3	0.5	4.8%
	연료전지	1.2	2.4	2.2	3.4	2.2	17.2%
	기타	0.2	0.8	1.7	0.8	0.1	-28.5%
	합계	22.3	36.7	47.7	49.5	44.4	18.8%
벨기에	태양	12.2	-	-	-	9.6	-5.8%
	풍력	0.1	-	-	-	7.7	217.9%
	해양	-	-	-	-	0.0	-
	바이오	5.1	-	-	-	4.0	-5.9%
	지열	0.7	-	-	-	0.8	1.7%
	소수력	2.9	-	-	-	0.1	-57.1%
	수소	0.0	-	-	-	0.5	147.3%
	연료전지	0.8	-	-	-	1.4	13.0%
	기타	-	-	-	-	0.1	-
	합계	21.9	-	-	-	24.2	2.5%
캐나다	태양	15.0	17.4	25.1	22.7	30.2	19.0%
	풍력	9.1	7.0	8.8	14.6	24.0	27.5%
	해양	0.7	7.4	10.2	15.4	11.2	97.0%
	바이오	48.4	56.0	63.3	63.9	74.1	11.2%
	지열	0.5	1.8	2.8	2.0	2.4	45.7%
	소수력	3.7	2.2	33.2	35.5	37.7	78.4%
	수소	21.5	16.0	18.6	13.2	16.6	-6.2%
	연료전지	21.8	60.2	40.0	41.5	30.9	9.1%
	기타	1.6	4.9	13.6	1.5	3.3	19.0%
	합계	122.4	172.8	215.6	210.4	230.4	17.1%
체코	태양	0.4	0.4	0.5	0.4	-	-
	풍력	-	-	-	-	-	-
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	0.9	5.3	6.6	7.5	-	-
	지열	-	1.0	0.9	-	-	-
	소수력	-	0.3	0.3	0.2	-	-
	수소	0.2	0.2	0.2	0.1	-	-
	연료전지	-	0.1	0.1	0.1	-	-
	기타	0.2	-	-	-	-	-
	합계	1.8	7.3	8.6	8.3	-	-
덴마크	태양	9.4	9.3	8.0	13.6	14.2	10.9%
	풍력	22.5	15.0	22.9	48.0	27.1	4.8%
	해양	1.4	6.3	8.4	2.4	1.6	3.7%
	바이오	22.4	31.6	31.9	34.2	56.3	25.8%
	지열	-	-	2.8	-	-	-
	소수력	-	-	-	-	-	-
	수소	2.2	4.6	4.2	5.7	16.2	64.7%
	연료전지	36.8	20.2	17.1	14.5	21.3	-12.7%
	기타	0.1	-	0.1	9.8	0.9	76.4%
	합계	94.8	87.0	95.4	128.3	137.6	9.8%
핀란드	태양	1.8	3.7	10.2	3.6	4.9	28.7%
	풍력	4.3	8.7	17.6	7.3	14.1	34.9%
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	42.2	36.2	27.6	44.3	56.7	7.6%
	지열	-	-	-	-	-	-
	소수력	-	0.9	4.5	1.5	-	-
	수소	-	-	-	-	-	-
	연료전지	-	-	-	-	-	-
	기타	1.0	1.2	-	1.7	1.9	17.9%
	합계	49.3	50.7	59.9	58.4	77.6	12.0%
프랑스	태양	47.5	51.7	67.1	61.9	72.1	11.0%
	풍력	2.5	2.8	0.7	6.5	6.1	24.8%
	해양	0.4	0.0	2.9	3.3	9.0	117.9%
	바이오	39.9	58.7	118.0	69.5	95.4	24.4%
	지열	5.2	5.0	9.5	5.7	6.0	3.7%
	소수력	0.5	2.3	2.5	1.4	1.3	31.3%
	수소	35.9	35.7	39.7	31.8	34.2	-1.2%
	연료전지	43.5	42.3	30.8	29.4	31.1	-8.0%
	기타	0.5	1.8	1.0	2.4	2.4	51.8%
	합계	175.7	200.3	272.1	211.9	257.6	10.0%
독일	태양	61.4	85.1	77.9	84.0	94.0	11.2%
	풍력	21.6	39.9	36.8	48.2	56.0	26.9%
	해양	-	-	3.6	-	-	-
	바이오	20.1	23.2	36.0	37.6	52.1	26.9%
	지열	19.8	9.9	18.3	13.0	23.4	4.3%
	소수력	0.2	0.3	-	1.0	2.0	67.4%
	수소	0.5	0.6	1.7	3.1	-	-
	연료전지	41.3	31.6	29.8	30.5	3.9	-44.5%
	기타	-	-	69.9	10.7	25.9	-
	합계	164.9	190.6	274.0	228.0	257.3	11.8%
헝가리	태양	-	-	-	-	-	-
	풍력	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	-3.4%
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	6.0	5.7	6.0	5.8	5.7	-1.3%
	지열	-	-	-	-	-	-
	소수력	-	-	-	-	-	-
	수소	-	-	-	-	-	-
	연료전지	-	-	-	-	-	-
	기타	-	-	-	-	-	-
	합계	6.2	5.9	6.1	6.0	5.8	-1.4%
아일랜드	태양	0.7	5.5	3.2	3.8	4.2	53.8%
	풍력	0.4	0.6	7.8	0.9	1.3	38.3%
	해양	0.7	1.7	5.0	1.6	6.9	75.1%
	바이오	8.8	16.6	5.2	4.6	4.8	-14.2%
	지열	0.1	1.6	0.6	0.5	0.0	-14.9%
	소수력	0.2	0.2	-	-	0.0	-38.9%
	수소	-	-	-	0.2	0.2	-
	연료전지	-	-	-	0.6	0.1	-
	기타	-	-	-	1.3	0.0	-
	합계	10.9	26.3	21.6	13.5	17.6	12.6%
이탈리아	태양	51.5	86.9	45.2	42.4	45.8	-2.9%
	풍력	4.2	4.1	6.7	-	2.0	-17.2%
	해양	-	-	-	-	1.3	-
	바이오	16.0	16.3	22.6	26.5	27.5	14.4%
	지열	1.4	-	2.7	6.6	10.5	65.5%
	소수력	-	-	4.0	-	1.3	-
	수소	3.5	-	9.3	-	-	-
	연료전지	34.8	33.9	13.3	6.6	-	-
	기타	1.4	-	1.3	-	-	-
	합계	112.8	141.2	105.1	82.2	88.2	-6.0%
일본	태양	4.5	1.2	57.2	114.4	153.7	142.4%
	풍력	3.8	2.4	9.7	31.5	56.2	95.7%
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	28.9	23.0	73.9	82.3	97.0	35.4%
	지열	-	-	-	-	-	-
	소수력	-	-	-	-	-	-
	수소	86.0	81.1	61.6	44.5	46.9	-14.0%
	연료전지	169.6	183.4	128.8	107.2	79.8	-17.2%
	기타	206.1	212.7	13.8	25.2	509.7	25.4%
	합계	498.9	503.9	345.0	405.1	943.3	17.3%
한국	태양	21.4	61.2	71.5	70.6	78.6	38.4%
	풍력	17.3	17.4	36.1	37.8	34.4	18.7%
	해양	3.3	1.7	3.4	7.2	6.6	18.9%
	바이오	7.1	5.0	8.1	12.4	10.9	11.2%
	지열	4.8	4.0	3.5	7.3	6.6	8.3%
	소수력	1.4	0.7	0.4	1.1	-	-
	수소	5.6	8.6	2.9	3.0	2.4	-18.8%
	연료전지	38.0	66.7	52.9	47.7	43.6	3.5%
	기타	21.6	-	6.9	7.4	6.7	-25.2%
	합계	120.5	165.3	185.6	194.5	189.8	12.0%
네덜란드	태양	16.4	19.8	37.4	39.1	38.9	24.2%
	풍력	9.1	8.4	12.6	41.3	14.0	11.3%
	해양	-	-	0.4	1.2	-	-
	바이오	65.3	34.6	30.3	86.8	9.8	-37.7%
	지열	-	-	0.1	1.3	1.1	-
	소수력	-	-	-	-	-	-
	수소	2.3	2.4	7.1	1.8	-	-
	연료전지	7.2	9.0	8.0	4.1	-	-
	기타	-	-	0.4	13.6	5.6	-
	합계	100.3	74.2	96.4	189.2	69.4	-8.8%
뉴질랜드	태양	1.1	1.0	1.0	0.8	0.8	-6.9%
	풍력	0.1	-	-	-	-	-
	해양	0.6	1.0	1.0	1.0	0.9	12.1%
	바이오	1.0	6.6	5.6	5.5	4.4	44.2%
	지열	2.2	3.5	4.3	4.2	3.8	14.8%
	소수력	0.2	0.2	-	-	-	-
	수소	1.5	1.0	1.0	1.0	1.6	1.8%
	연료전지	0.2	0.2	0.2	0.2	-	-
	기타	-	3.5	3.5	3.4	3.3	-
	합계	6.8	17.0	16.7	16.1	14.8	21.4%
노르웨이	태양	8.0	10.0	17.0	27.9	22.3	29.2%
	풍력	3.7	2.6	14.4	17.8	19.2	51.2%
	해양	0.8	0.0	1.5	2.2	2.8	34.7%
	바이오	3.5	4.6	8.4	13.3	8.1	23.2%
	지열	-	-	0.2	0.6	-	-
	소수력	1.7	1.8	3.7	3.5	5.7	35.3%
	수소	11.5	-	12.7	7.2	4.0	-23.1%
	연료전지	3.4	-	2.6	3.8	-	-
	기타	-	1.1	0.4	0.3	-	-
	합계	32.6	20.0	60.8	76.6	62.1	17.5%
포르투갈	태양	0.3	0.1	0.6	0.3	0.1	-24.8%
	풍력	0.4	0.2	0.1	0.1	0.2	-22.0%
	해양	0.1	0.0	0.0	0.0	0.1	-3.1%
	바이오	0.2	0.1	0.4	0.5	20.9	217.5%
	지열	0.0	0.0	-	-	-	-
	소수력	-	-	-	-	-	-
	수소	0.1	0.0	0.1	0.2	-	-
	연료전지	-	-	-	-	-	-
	기타	-	-	-	-	-	-
	합계	1.1	0.4	1.2	1.1	21.3	107.5%
슬로바키아	태양	-	2.2	2.6	2.9	3.6	-
	풍력	-	1.3	1.6	1.9	1.2	-
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	-	0.8	1.1	1.3	8.9	-
	지열	-	0.6	0.6	0.7	-	-
	소수력	-	0.0	0.0	0.1	0.0	-
	수소	-	0.1	0.1	0.1	-	-
	연료전지	-	1.6	1.6	1.7	-	-
	기타	-	-	-	-	4.9	-
	합계	-	6.5	7.7	8.8	18.5	-
스페인	태양	23.0	28.6	26.7	14.0	62.9	28.7%
	풍력	7.2	8.0	6.1	8.8	46.1	59.3%
	해양	2.4	3.9	0.3	7.4	2.9	4.8%
	바이오	7.8	7.9	16.5	16.8	34.4	45.0%
	지열	-	-	-	-	7.3	-
	소수력	-	-	0.3	-	-	-
	수소	1.7	3.4	0.7	-	-	-
	연료전지	3.4	5.1	1.0	-	-	-
	기타	-	-	-	-	-	-
	합계	45.5	56.8	51.5	47.1	153.6	35.6%
스웨덴	태양	5.2	6.5	8.9	10.3	9.3	15.4%
	풍력	3.3	3.8	7.5	6.2	9.6	30.2%
	해양	0.9	1.9	1.6	12.5	9.9	81.7%
	바이오	31.4	32.3	54.8	71.7	46.8	10.5%
	지열	-	-	-	-	-	-
	소수력	1.9	1.8	1.9	1.5	1.5	-5.5%
	수소	1.1	1.5	1.6	1.6	1.9	14.4%
	연료전지	1.7	2.8	2.4	1.5	0.9	-14.0%
	기타	0.8	0.4	1.1	0.8	0.8	0.5%
	합계	46.3	51.1	79.7	106.2	80.7	14.9%
스위스	태양	22.8	26.9	31.5	31.4	32.0	8.8%
	풍력	0.9	1.9	1.8	1.1	1.5	12.8%
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	7.3	9.6	10.2	9.4	9.7	7.2%
	지열	1.3	3.8	7.7	10.0	12.6	77.2%
	소수력	4.7	7.0	7.7	7.6	8.1	14.4%
	수소	4.6	9.1	10.2	10.9	11.6	26.2%
	연료전지	10.9	9.1	8.1	8.2	8.9	-4.9%
	기타	-	-	-	-	-	-
	합계	52.5	67.4	77.1	78.5	84.3	12.6%
터키	태양	0.6	0.3	0.6	-	-	-
	풍력	-	0.0	0.0	-	-	-
	해양	-	-	-	-	-	-
	바이오	0.6	1.2	1.4	-	-	-
	지열	0.1	0.3	0.3	-	-	-
	소수력	0.0	-	0.0	-	-	-
	수소	0.9	0.7	0.6	-	-	-
	연료전지	2.5	0.7	1.1	-	-	-
	기타	0.1	0.0	0.0	-	-	-
	합계	4.8	3.2	4.1	-	-	-
영국	태양	13.9	-	25.9	44.0	16.0	3.6%
	풍력	30.4	-	15.6	95.0	27.5	-2.5%
	해양	7.6	-	12.7	37.2	16.0	20.5%
	바이오	72.9	3.3	60.3	46.6	33.5	-17.6%
	지열	0.6	-	6.9	1.8	-	-
	소수력	-	-	-	-	0.2	-
	수소	6.7	-	6.5	9.6	6.2	-1.8%
	연료전지	9.5	1.8	11.6	21.2	20.7	21.4%
	기타	5.7	-	-	-	1.8	-25.3%
	합계	147.3	5.1	139.4	255.5	122.0	-4.6%
미국	태양	184.7	170.7	418.0	359.0	403.3	21.6%
	풍력	36.2	28.5	194.8	87.4	78.7	21.5%
	해양	1.4	11.5	26.3	35.4	25.6	106.7%
	바이오	313.5	193.7	1,235.0	817.9	352.1	2.9%
	지열	6.6	26.9	408.5	48.9	43.7	60.5%
	소수력	-	6.7	40.0	14.6	24.5	-
	수소	150.8	153.1	149.5	136.3	65.2	-18.9%
	연료전지	198.1	188.3	225.3	210.2	199.3	0.2%
	기타	62.7	38.6	-	-	254.1	41.9%
	합계	953.9	818.0	2,697.5	1,709.6	1,446.6	11.0%
* 자료 : IEA, Energy Technology RD&D budget