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산업동향

해외자원 오일팜 산업 부산물 활용기술 개발이 미치는 우리나라 녹색성장

  • 등록일2011-03-16
  • 조회수17409
  • 분류산업동향 > 제품 > 바이오화학・에너지
  • 자료발간일
    2011-03-16
  • 출처
    정화지/(주)젠닥스
  • 원문링크
  • 키워드
    #말레이시아#바이오매스
  • 첨부파일

Bioin스페셜 WebZine 2011년 21호 [바이오 융합기술]

 

 

[해외탐방기 : 말레이시아]

 

해외자원 오일팜 산업 부산물 활용기술 개발이 미치는 우리나라 녹색성장 

 

 


정화지 (주)젠닥스 

 

 

팜바이오매스 클러스터팀이 향한 곳은 보르네오섬의 북서쪽에 위치한 코타키나발루로 말레이시아 사바주의 행정도시이다.  코타키나발루는 사바와 보르네오를 찾는 많은 관광객들이 찾는 곳으로 적도의 열기와 동남아 특유의 분위기가 가득한 휴양지이기도 하다.  100년만의 한파로 꽁꽁 얼어붙은 우리나라를 떠나올 때 입었던 두툼한 외투는 코타키나발루 공항을 들어선 순간 당연히 수명을 다하였지만, 여러 겹의 겉옷들 때문에 이내 얼굴에는 땀들이 솟아나기 시작했다.  그러나 때마침 계절이 우기(雨期)여서 따갑지 않은 햇볕은 그나마 다행이었다. 

 

이번 출장 목적지는 이곳 코타키나발루 동남쪽으로 약 한 시간가량의 비행거리에 있는 라하드다뚜(Lahad Datu)와 따와우(Tawau)라는 작은 도시이다. 서로 인접해 있는 이 두 도시의 인구는 각각 156,000명과 474,000명 정도이며, 대부분의 지역이 코코아와 오일팜 나무를 재배하고 있다.

 

 

    말레이시아 사바주의 라하드다뚜와 따와우시(초록색 표시)

 

코타키나발루의 휴양지 분위기를 뒤로 하고 일행들은 라하드다뚜로 가기 위해 다음날 코타키나발루 국제공항을 다시 찾았다. 비행기가 이륙한 지 10분도 채 되지 않아 애절한 전설을 지닌 키나발루산이 왼쪽 시야를 가득 채운다. 무렵 하늘에서 내려다 본 보르네오섬의 사바는 온통 초록빛의 오일팜 나무로 질서정연해 마치 거대한 바둑판을 연상케 한다. 하얀 구름 사이로 언뜻 언뜻 나타나는 오일팜 나무들은 평지에서부터 산등성이에 이르기까지 빼곡히 심어져 있어 과연 말레이시아가 팜오일 수출국이라는 것을 한 눈에 알 수 있었다.

 


 

비행기안에서 내려다 본 사바주의 팜 농장               

 


관상 조경수 오일팜나무의 변신

 

말레이시아가 오일팜 나무를 재배한 역사는 약 160년 전으로 거슬러 올라간다. 원래 오일팜 나무 (Elaeis guineensis)는 서아프리카가 원산지로 야생에서 자라는 나무였으나, 1850년대 초 영국인들에 의해 조경수로 처음 말레이시아에서 재배되기 시작하였다.  1960년 초까지 고무와 주석생산에 의존하던 말레이시아가“국가 농업다양성 프로그램”이란 정책을 세우고 빈곤퇴치를 위해 본격적으로 오일팜 나무 재배를 확대하기 시작하여, 현재는 말레이시아 전 국토의 약 13.6%인 450만 헥타르에서 오일팜 나무가 재배되고 있다. 말레이시아에서 생산되는 미정제 팜유(crude palm oil)는 1,773만톤, 팜커널유(palm kernel oil)는 213만톤이며, 팜 관련 산업에 종자하는 인력도 약 570,000명에 이른다 (http://www.mpoc.org.my). 우리 일행이 방문한 사바주는 말레이시아 내에서도 가장 많은 팜유를 생산하는 곳이다. 오일팜 나무 재배면적은 무려 140만 헥타르로 말레이시아 전체 재배 면적의 30%에 해당하며 여기에서 생산되는 팜유는 연간 580만 톤에 이른다. (말레이시아에 이어 인도네시아 역시 팜유 주요 수출국으로 2009년에는 팜유 생산량이 말레이시아 생산량을 앞질러 2,150만톤을 생산하였으며 전 세계 오팜유 시장규모는 점점 증가하고 있는 추세이다).

 

오일팜 나무는 암꽃과 수꽃이 한 나무에서 같이 피는 자웅동체 식물로 바구미라는 작은 곤충이 꽃가루를 암술머리에 옮겨줌으로써 수분(受粉)이 일어나며 열매가 성숙하기까지 약 5-6개월이 걸린다. 매년 한 그루의 오일팜 나무에서 8-15개 정도의 팜 열매송이 (fresh fruit bunches, FFB)가 열린다.  과거에 재배하던 오일팜 나무는 키가 커서 긴 장대 끝에 낫을 달아 열매를 수확하였으나 요즘은 키가 작은 오일팜 나무를 개량하여 수확이 훨씬 수월해졌다. 

 


라하드다뚜에 있는 Waris Selesa Sdn. Bhd. 소유 농장의 재래종 오일팜 나무에서 열매를 수확하는 모습

 

 

성숙한 팜 열매송이(FFB)의 무게는 약 40-50 kg정도이며 각 열매송이에는 1,000-1,300개의 열매가 달려있다.

 

우리 일행이 방문한 팜농장에서도 두 종류의 오일팜 나무들이 함께 재배되고 있었다. 일행 중 꽤 힘을 쓴다고 자부하는 사람도 키가 큰 나무 꼭대기에 열려있는 열매를 장대로 수확하기는 여간 힘든 게 아니었다. 난생 처음으로 본 붉은 색의 팜 열매송이는 신기하고 인상적이었으며 팜 열매송이의 무게는 혼자 힘으로는 도저히 들 수 없을 만큼 무거웠다. 
 


팜 열매송이로부터 팜유가 나오기까지
 
다음 날엔 새벽 5시부터 아침 식사도 할 겨를 없이 이동했기에 라하드다뚜 공항에 도착하자마자 아침식사를 하려고 근처 식당을 찾았다. 눈에 띄는 것은 아침부터 식당에서 식사를 하는 사람들이 많다는 것이다. 현지인들에게 물어보니 이곳 사람들은 원래 바깥에서 식사를 많이 한다고 하는데 그 말을 들은 순간 이곳 주부들이 참 편하겠다는 생각이 먼저 들었다. 가재는 게 편이라고 매일 외식을 하는 남성들의 고충(?)보다는 매일 식사 준비를 해야 하는 우리나라 여성들이 먼저 떠오른 것일 뿐이다. 어쨌든 우리는 말레이시아에 자주 출장을 나온 일행 중 한분의 권유로 모두들 국수가 들어있는 미훈스프(mee hoon soup)를 먹고 허기를 달랬다. 

 


   미훈수프를 주문하고 기다리는 일행


자동차로 약 2시간을 가는 길 내내 양쪽에는 오일팜 나무들이 연이어 심어져 있고, 이제 막 개간을 시작한 곳도 꽤 많아 보였다.  이 나무들이 말레이시아 경제에 많은 도움을 주겠지만 지나친 개간과 한 종류의 농작물 재배로 인해서 야기될 수 있는 생태 환경적 문제도 생길 수 있다는 우려감 또한 들었다. 

(주)젠닥스를 주축으로 한국에너지기술연구원, 한국생명공학연구원, 창해에탄올, 대경에스코, 연세대학교 연구팀들로 구성된 팜바이오매스 클러스터팀은「팜오일 산업부산물을 활용 바이오에너지 생산기술 개발」이라는 국책 사업을 2010년 6월부터 수행하고 있다.  (주)젠닥스는 물론 이 사업을 수행하기 이전부터 말레이시아와 인도네시아의 팜농장과 팜오일 공장을 방문하여 다각적인 사전 검토를 하였으나 이번 출장은 우리 연구팀 전체가 현지를 방문하여 오일팜 열매로부터 팜오일을 착유하는 과정, 그리고 활용하고자 하는 팜부산물인 빈 팜 열매송이(empty fruit bunch, EFB)가 나오는 과정을 관찰하고, 향후 연구팀들의 완성된 기술을 실증할 수 있는 실증플랜트를 설치할 장소까지 검토하기 위한 것이었다.
 
목적지인 팜오일 공장을 들어선 순간 운동장만큼이나 넓은 바닥에 쌓여 있는 엄청난 팜 열매송이에 입을 다물 수가 없었다. 팜 열매송이는 채취한 다음 곧바로 착유공정에 투입되는데 그렇지 않으면 유리지방산의 함량이 높아져 팜유의 질이 저하된다고 한다. 착유공정의 첫 단계는 150。C, 3바의 고온 고압에서 약 40-50분간 스팀으로 멸균을 하는 것이다.  스팀 멸균은 열차처럼 길게 늘어선 찜통이나 수직 멸균기를 이용한다.  팜 열매송이를 멸균기에 넣는 과정은 컨베어벨트을 사용하기도 하지만 대부분은 일일이 사람의 손을 거쳐야 하는 고된 작업과정들이다.  멸균된 팜 열매송이는 드럼 회전 탈곡기를 거치는 동안 열매가 떨어져 나가고 그 부산물로 빈 열매송이(EFB)와 열매 섬유소(fiber)가 생긴다. 송이로부터 털려진 열매들은 또 한번의 스팀과정을 거치면 중과피(mesocarp)와 커널(kernel)로 분리가 되고 이들을 압축기로 눌러 오일을 착유한다.

 


 

사진 좌: Waris Selesa Sdn. Bhd. 팜오일 공장에서 쌓여있는 팜 열매송이를 처음 본 일행은 직접 만져보고 사진 찍기에 여념이 없다. 사진 우: 「팜오일 산업부산물을 활용 바이오에너지 생산기술 개발」과제의 소개와 말레이시아 측과의 간담회 진행 전경

 

팜오일 공장에서 착유된 미정제 팜유는 리파이너리 공장으로 이동되어 제조기준에 맞도록 물리적 혹은 화학적인 방법을 통해 유리지방산을 포함한 불순물 등을 제거한다. 이렇게 생산된 팜오일은 요리용 기름, 마아가린, 쿠키, 비스킷, 아이스크림, 인스탄트 국수 등 들어가지 않는 것을 꼽는 것이 쉬울 만큼 다양한 식품에 첨가되어 소비된다. 식품첨가물 이외에도 바이오디젤, 비누, 화장품, 고무제품 공정보조제 등 수없이 많은 용도로 갖는 팜오일의 소비량은 점차 증가하여 조만간 콩오일 소비량을 앞지를 것으로 전망하고 있다.

 

버려지는 오일팜 나무 부산물의 바이오매스 자원화


말레이시아에서 가동되는 팜오일 공장은 2009년 현재 416개이며 이 중 120개가 사바주에 있다. 사바주에서 처리하는 팜 열매송이는 연간 25,520,179톤에 이르며 이것은 매일 한 공장에서 약 890톤의 팜 열매송이를 처리하는 하는 것에 해당한다.  이 공정과정에서 팜 열매송이 처리량의 22%에 해당하는 빈 열매송이가 부산물로 생기는데 그 양이 사바주에서만 연간 5,614,439톤에 이른다.  이 자원량은 우리나라 임산자원, 농업부산물, 음식쓰레기, 폐지, 폐목재, 축산분뇨, 슬러지를 모두 합친 전체 바이오에너지 부존자원의 7%에 해당되는 어마어마한 양이다. 착유공정 중 생기는 부산물은 빈 열매송이 이외에도 열매섬유(fiber), 팜커널껍질(palm kernel shell), 팜커널박(palm kernel cake), 팜공장폐수(POME)가 있다. 또한 주기적으로 오일팜 나무의 생장을 위해 줄기 아랫부분에서 제거한 잎(frond)과 수명이 오래되어 잘라내는 나무(trunk)까지 합치면 말레이시아 전체에서 생산되는 팜 부산물의 양은 국내 총생산 바이오매스 가용량의 13배에 이르며, 이는 2030년 국내 바이오에너지 필요량의 3배를 생산할 수 있는 양이다.

 

팜 열매송이로부터 팜유를 착유하면서 생기는 빈 열매송이 부산물 (사진 좌로부터 팜오일 공장 입구에서 계량중인 팜 열매송이, 스팀멸균통에 담기 직전의 팜 열매송이들, 팜 열매송이들이 담아진 스팀멸균통, 멸균 후 열매송이를 털어내는 과정, 쌓여진 빈 열매송이 더미)

 

말레이시아에서 팜오일 산업 부산물 중 파이버는 전량이 보일러의 원료로 사용되며, 팜커널껍질과 팜커널박은 사료 및 유기질 비료 원료로 판매되어 재활용되고 있다.  그러나 빈 열매송이와 팜공장폐수는 거의 대부분 팜오일 공장에 방치되어 있는 실정이다.  우리 연구팀들이 방문한 팜오일 공장만 하더라도 빈 열매송이가 1-2초 간격으로 컨베어밸트를 따라 넓은 마당으로 툭툭 떨어지는 것을 볼 수 있었다. 빈 열매송이가 엄청난 크기의 무더기로 쌓이면 중장비를 동원해서 한켠으로 옮기는 작업이 반복되어진다.  대부분의 팜오일 공장에 들어서면 팜오일을 착유할 때 냄새보다는 빈 열매송이가 부패되는 냄새가 더 강하게 다가오곤 했다. 
 
바이오에탄올 생산에 주로 이용되고 있는 바이오매스는 사탕수수, 사탕무 등 당질계 작물로 효모에 의해 직접 에탄올로 전환되는데 브라질에서 생산되는 바이오에탄올이 그 대표적인 예이다. 미국에서는 바이오에탄올의 원료로 전분계 작물인 옥수수를 사용하고 있다. 그러나 식량작물을 에탄올의 원료로 사용함으로써 곡물가격의 상승과 이로 인한 식량난 등 그 폐해가 문제시되고 있다.  따라서 최근에는 억새, 갈대, 나무 등 비식량 작물과 옥수수대, 사탕수수대, 볏짚, 우드칩 등 섬유질계(Cellulosic) 농임업 부산물을 바이오에탄올로 전환하는 연구가 진행되고 있다.

 

우리 일행이 팜오일 공장에서 직접 눈으로 확인한 폐기처분되어 방치된 엄청난 양의 빈 열매송이는 국내 바이오매스 자원이 부족한 우리가 활용할 수 있는 해외 바이오매스 자원이었다.  빈 열매송이의 물질성분은 다른 바이오매스 종류에 비해 셀루로오스와 헤미셀루로오스 함량비가 옥수수대와 나무와 거의 유사하거나 더 많아 바이오에탄올 생산에 좋은 바이오매스자원이라고 할 수 있다. 현재 국내의 경우 전분질계 에탄올 생산기술은 실용화가 가능한 반면, 섬유질계로부터 에탄올을 생산하는 기술은 여러 공정을 거쳐야하므로 생산비가 높아 대부분은 연구수준 단계에 머무르고 있다. 마찬가지로 빈 열매송이로 부터 바이오연료를 생산하고 실용화 할 단계까지도 많은 요소기술의 확립과 검증과정이 필요하며,  팜바이오매스 클러스터팀이「수행하는 팜오일 산업부산물을 활용 바이오에너지 생산기술 개발」사업의 최종목표이기도 하다.

 

 

말레이시아의 신재생에너지 정책

 

말레이시아에서는 빈 열매송이 및 팜공장폐수를 화학적 혹은 물리적으로 변환하지 않는 한 팜오일 공장 바깥으로 이동하는 것이 금지되어 있다.  인도네시아의 경우는 빈 열매송이를 공장 밖으로 이동하여 오일팜 나무 농장에서 비료 성분의 하나인 칼륨공급원으로 재사용하고 있지만 그 재사용량은 한 공장에서 매일 쏟아지는 빈 열매송이의 양에 미치지 못하며 또한 이는 팜농장을 소유하지 않은 팜오일 공장주들에게는 해당이 되지 않는다.  따라서 이 두 나라는 팜공장 산업부산물을 재활용하기 위한 연구를 오랫동안 진행해왔던 터였다.  그럼에도 불구하고 그동안 재활용 연구들과 실용화 과정이 더딘 것은 팜오일 생산 자체만으로도 충분한 경제적인 이윤을 창출할 수 있는데다가 국가자체가 천연가스와 석유 자원이 풍부하여 굳이 팜오일 공장주, 오일팜나무 재배 농장주 및 팜유 생산 산업계들이 팜산업 부산물 활용 기술에 투자할 필요가 없는 상황이었다.

 

그러나 2010년 말레이시아 정부는 2015년까지 신재생에너지 사용비율을 기존 1%에서 2015년까지 5%로 확대한다고 발표하였다.  동시에 말레이시아 내각은 「신재생에너지 법률」및 「발전차액지원제도」시행에 관한 법률을 승인함으로써 말레이시아는 신재생에너지 정책 및 실행계획을 공식적으로 선언하였다.  특히 2011년부터 바이오매스, 바이오가스, 소수력발전, 태양전지, 고형폐기물에 발전차액을 집중 지원할 계획이다.  향후 이러한 발전차액지원제도가 활성화되고 바이오디젤을 5% 혼합 사용하려는 정책의 변화는 팜산업에 적지 않은 영향을 미칠 것으로 생각된다.  즉 팜오일 공장주들은 팜유 생산은 물론 빈 열매송이와 팜공장폐수로부터 바이오가스를 생산하므로써 조세혜택까지 받게 된다면 팜산업 부산물은 더 이상 폐기물이 아니라 귀중한 바이오매스 자원으로 한 몫을 하게 될 것이며 우리나라는 해외 바이오매스 자원 확보를 위해 치열한 경쟁구도로 갈 수 밖에 없을 것이다.   
 
최근 이집트로부터 시작된 민주화운동은 지금 중동지역으로 확산되고 그 정치적 여파는 자연히 국제유가에 영향을 미칠 가능성이 확대되고 있다. 이미 세계 각국은 바이오매스로부터 바이오연료를 생산하는 기술의 실증단계에 있으며 자원 확보를 위한 국가 간 전략적 연대 등을 통해 에너지안보 강화 경쟁에 돌입하고 있다.  2011년 1월 녹색성장위원회의 업무보고에 의하면 정부는 2008년‘저탄소 녹색성장’국가 비전 선포 이후 지난 3년간 국가전략 및 5개년 계획 수립하고 국가 온실가스 중기 감축목표 설정, 저탄소 녹색성장 기본법 제정 등 정책 추진 기반 구축 및 녹색 R&D 투자규모 확대, 10대 녹색기술별 산업화 전략, 신재생에너지활성화, 물 산업 육성 전략 등을 적극 추진하여 원전수출, 양산형 고속전기차 개발 및 신재생에너지 산업의 급속한 발전 등의 많은 성과를 이루었다고 발표하였다. 또한‘녹색강국’을 위해 2010년에 이어 10대 핵심녹색기술별로 종합 추진계획을 마련할 예정이라고 하였다.  그러나 불행히도 녹색기술의 산업화 전략에는 바이오매스 자원 확보에 대한 구체적 계획은 포함되어 있지 않다.  우리나라의 경우와 같이 자원이 부족한 일본은 이미 오래전부터 NEDO 프로젝트를 통해 팜 부산물과 고무나무 부산물 등 동남아시아의 풍부한 바이오매스자원을 활용하는 기술을 적극적으로 개발하기 시작하였다. 최근에는 일본의 미쓰이 엔지니어링/조선사가 말레이시아의 국영기업체인 산다비(Sime Darby)사와 협력하여 열수 전처리와 효소 가수분해 기술로 빈 열매송이로부터 바이오에탄올을 생산하기 위한 파일럿규모의 공장을 설립하겠다고 발표한 바가 있다.
  
이러한 세계적 환경 속에서 이번 팜바이오매스 클러스터팀의 이번 일정은 일차적으로 바이오매스 확보 환경을 실제로 경험하기 위한 것이었다.  본 연구팀은 연구 수행기간동안 바이오에탄올 생산의 경제성을 고려한 생산성 향상을 위한 단계별 공정기술 개발과 개발된 공정기술의 통합시스템을 구축하는 것을 목표로 하고 있지만, 이를 위한 선제 조건은 무엇보다도 경쟁력 있는 바이오매스 원료의 확보이다.

 

자원이 부족한 우리나라에서 바이오매스 자원의 확보와 이를 통한 바이오에탄올 산업에 대한 지원은 태양광, 풍력산업을 중심으로 한 신성장동력 산업에 대한 적극적인 지원과 병행될 수 있도록 정책적인 배려가 필요하다.  동남아시아를 중심으로 해외 바이오매스를 확보하고 활용하는 정책은 우리나라 전체 바이오매스 자원의 부족한 실정을 극복할 뿐만 아니라 바이오매스 산업의 경쟁력 강화에도 영향을 미칠 것으로 생각되며, 자원확보를 위한 국가 간 전략적 제휴를 통해 기업이 해외로 진출할 수 있는 기회가 될 것이다.  특히 주요 신성장동력 산업과 달리 바이오에탄올 산업은 석유 대체 연료라는 기능에 못지않게 석유 대체 원자재라는 점에 특히 주목해야 한다.  즉 바이오리파이너리를 통해 바이오매스로부터 바이오에탄올 같은 연료를 포함하여 바이오플라스틱 등 바이오기반 화학제품 생산은 태양광, 풍력산업같은 여타 신성장동력 산업으로는 대체할 수 없는 상품적 지위를 갖고 있다는 점이 간과되어서는 안된다.  미래 신화학산업으로서 바이오리파이너리 산업을 추진하기 위해서는 경제적인 바이오매스 확보가 필수적이며, 이런 점에서 이번 말레이시아 방문은 이의 초석이 되는 매우 중요한 경험이었다.

 


 

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