바이오매스의 개념과 활용 사례

• 바이오매스는 생물체량을 뜻하며 동식물의 유체를 인간이 에너지나 유기 원료로 이용하자는 개념이다.
• 재생이 가능하고 어디서나 얻을 수 있다는 장점이 있지만 넓은 토지가 필요하고 자원량의 지역 차이가 크다는 단점이 있다.
• 활용 사례로는 가축 분뇨 고형연료를 이용한 난방 겸용 발전과 우드칩을 이용한 열병합 발전이 소개된다.

바이오매스의 뜻과 이용 방식

• 자원이 고갈되면 가격이 급등하고 에너지를 수입에 의존하는 나라는 물가 전반에 충격을 받는다.
• 이런 흐름 속에서 햇빛과 바람과 생물 유기체 등을 이용하는 재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.
• 바이오매스는 생물체량 또는 생물량이라고도 하며 음식물 쓰레기와 산림 잔류물과 곡물과 가축 분뇨 등이 에너지 자원이 된다.
• 생물체를 열분해하거나 발효시켜 메탄과 에탄올과 수소 같은 연료를 얻는 방법이 연구되고 있다.
• 지구의 물질 순환에서 미생물이 하는 분해 역할을 인간이 대신해 에너지나 유기 원료로 쓰자는 것이 핵심 발상이다.
• 마른 잎이나 짚으로 불을 때는 일은 직접적인 이용이다.
• 숯을 만들거나 알코올과 메탄가스를 얻고 퇴비를 만드는 일은 변환 이용에 해당한다.
• 바이오매스는 에너지를 저장할 수 있고 재생이 가능하며 환경 보존 면에서도 안전하지만 넓은 토지가 필요하다는 점이 한계이다.

바이오매스 활용 사례

• 농촌의 가축 분뇨를 고형연료로 만들면 수백 킬로와트 규모의 에너지를 얻을 수 있고 난방과 발전에 나누어 쓸 수 있다.
• 난방 겸용 유기냉매 랭킨 사이클 발전은 보일러에서 고형연료로 만든 온수를 난방과 발전에 나누어 사용하는 시스템이다.
• 발효건조장치에서 나오는 폐열도 발전 사이클의 열원으로 쓰여 열을 이중으로 활용한다.
• 열에너지는 병렬로 연결된 여러 스크롤 팽창기를 거쳐 축동력이 되고 발전기를 통해 전기가 된다.
• 작동 냉매로는 에탄올과 R245fa와 R134a를 비교하며, 체적유량과 효율을 따져 R134a가 적합하다고 판단한다.
• 열병합 시스템은 생활쓰레기 소각열과 바이오매스 에너지로 전기와 난방과 급탕과 냉방을 공급하는 방식이다.
• 우드칩 열병합 발전소는 소나무 재선충 피해목 같은 목재를 연료로 쓰도록 계획되었다.
• 운영 중 이물질이 섞여 선별 장치를 추가하고 건조와 장기 저장을 위한 저장시설을 설치한 점은 설비 설계의 시사점이다.

바이오매스 이용 방식과 활용 사례 비교

핵심 개념

• 바이오매스 — 생물체량 또는 생물량을 뜻하며 에너지나 유기 원료로 이용할 수 있는 생물 자원이다.
• 변환 이용 — 숯과 알코올과 메탄가스처럼 바이오매스를 다른 형태로 바꾸어 쓰는 방식이다.
• 열병합 시스템 — 쓰레기 소각열과 바이오매스 에너지로 전기와 난방과 급탕과 냉방을 함께 공급하는 시스템이다.
• 발효건조장치 — 가축 분뇨로 바이오 고형연료를 만드는 핵심 장치로 고온의 폐열가스를 발생시킨다.

자주 묻는 질문

• Q. 바이오매스는 왜 주목받는가?
  A. 자원 고갈로 가격이 오르는 상황에서 재생이 가능하고 환경 보존에 유리한 대안으로 중요성이 커지고 있기 때문이다.
• Q. 바이오매스 이용의 단점은 무엇인가?
  A. 넓은 면적의 토지가 필요하고 자원량의 지역적 차이가 크다는 점이다.
• Q. 우드칩 발전소 사례에서 얻는 교훈은 무엇인가?
  A. 연료에 이물질이 섞이고 반입 시기와 사용 시기가 달라 선별 장치와 건조 저장 시설이 필요했다는 점이다.

정리

바이오매스는 폐기물로 남을 수 있는 생물 자원을 재생 가능한 에너지로 바꾸는 방법이며, 가축 분뇨 고형연료와 우드칩 열병합 같은 사례에서 수익성과 설비 설계를 함께 고려해야 한다.