옥수수줄기나 볏짚과 같은 농산물 잔사, 목재 및 에너지 곡물과 같은 바이오매스는 지구상에서 가장 풍부하고 재생가능한 자원이므로 바이오에탄올 생산에 있어 매력적인 재료이다. 바이오매스로부터 바이오에탄올은 연간 4,420억ℓ 이상 생산할 수 있고 곡물 잔사와 폐기곡물로부터 생산할 수 있는잠재력은 연간 4,910억ℓ로 이는 현재 세계 바이오에탄올 생산량의 약 16배가 된다.

4. 바이오에탄올 경제성 및 생산한계
바이오에탄올의 최근 생산비용을 보면 화석가솔린 공급 비용보다 높다. 그러므로 정부는 생산자의 용기를 북돋아주기 위한 특별 정책을 쓰게 된다. 일반적으로 바이오연료의 지원 정책과 법률 적용에 있어서는 주로 ①세금 기본정책 ②농업기반 정책/보조금 ③연료지침 세 가지 방법으로 접근한다. 원료물질 가격 상승은 바이오에탄올 생산 비용에 크게 영향을 주게 된다. 총 에탄올 생산 비용의 60~75%를 원료가 차지하게 되어 설탕/전분 함유 곡물로부터의 생산기술은 상대적으로 충분히 발달되었으나 생산 비용 절감에는 기여하지 못하고 있다.

브라질의 사탕수수로 바이오에탄올 생산비용은리터당 미화 0.23~0.29달러이고, EU와 미국에서 설탕과 옥수수에서 바이오에탄올 리터당 비용은 0.29달러와 0.53달러이다. 최근 연료에탄올을 생산하기 위한 원료로 리그노셀룰로오스 바이오매스를 이용하는 연구가 세계적으로 추진되고 있다. 에너지 곡물을 경작하기 어려운 국가에서는 리그노셀룰로오스 재료로부터 바이오연료 생산에 매력을 느끼고 있다. 리그노셀룰로오스 재료는 값싸고 풍부한 원료로서 재생가능한 자원이라는 이점이 있다.

5. 결론
최근 많은 바이오연료 프로그램들은 수송 부문으로 연구가진행되면서 재생자원, 지속적인 개발, 청정에너지 및 친환경프로세스에 초점을 맞추고 있다. 바이오연료 사용 증가는 온실가스 완화와 에너지 자립 및 새로운 고용 창출을 제공하게 되므로 바이오에탄올은 전세계 운송 부문에서 아주 광범위하게 사용될 것으로 본다. 바이오에탄올은 보리, 사탕수수, 옥수수, 볏짚 및 목재와 같은 바이오매스 원료 자원으로부터 유도된다. 최근 바이오에탄올은 곡물로부터 만들어진 당을 대규모로 효모 발효하여 증류분리에 의해 생산하고 있다. 바이오에탄올 생산에서 주 문제점의 하나는 생산에 소요되는 원료물질의 수급가격이다.

■ 브라질의 에탄올산업 개발

1. 개요
에너지위기로 말미암아 현재 세계는 큰 곤경에 처해 있다.인도와 중국의 빠른 속도로 대량화되고 있는 에너지수요 증가에 반하여 비교적 침체 상태에 있는 공급으로 수송과 에너지 가격 및 농업시스템 등의 근본적인 기초가 큰 문제로 되고있다. 바이오연료는 특히 수송 부문에 필요한 석유제품을 즉각적으로 대체할 수 있는 다른 재생에너지보다도 더욱 실용성 있는 기술을 제공하고 있다. 그러나 반면에 식량 가격의인상과 환경악화에 영향을 끼친다는 점에서 많은 논란이 제기된 바 있다.
현재 세계에서 두 번째로 큰 에탄올연료 생산국인 브라질은바이오연료 사용의 개척자로서 지난 30년간에 걸쳐 실제적으로 사업 프로그램을 집행하였으며 석유를 대체하는 방법으로에탄올을 사용하는 데 따르는 비용과 혜택 및 거래 등 여러가능성을 연구하기 위한 핵심적인 사례가 될 수 있다.

브라질의 에탄올은 사탕수수가 기본 원료이며 곡물이나 평지씨 등을 원료로 쓰는 것보다 상당히 효과적이라는 평가도 있다. 줄기는 태워서 전력을 발생시키고 남은 찌꺼기는 비료로 사용할 만큼 폐기물이 생기지 않는 수준까지 효율도 개선되었다. 최근 배럴당 70불선에서 경제적이고 친환경적으로석유를 대체할 수 있는 토대를 마련하게 되었다.
브라질의 시스템은 많은 개발도상국들도 비교적 작은 경제규모로 친숙한 석유의존도를 감축해가면서 이 시스템의 도입을 성공적으로 추진할 수 있다. 그러므로 브라질 에탄올시스템의 발전과정과 그의 특징들은 전세계의 에너지정책 관련자들에게 중요한 관심사가 되고 있다.

2. 기술적 배경
연료용 알코올은 에탄올을 만들기 위해서 가솔린과 혼합하기 전에 간단한 방식으로 생산할 수 있다. 곡물이나 기타 원료를 물 안에 희석된 에틸알코올을 포함하는 맥주 상태로 발효시킨다. 이 중에서 에탄올의 주성분이 증발 농축되어서 맥주로부터 분리되는 증류과정을 거친다. 증류된 에탄올은 약190Proof이며 알코올이 95%이고 물이 5%가 된다. 가스와 혼합하기 전에 최소한 199Proof로 만들기 위해 탈수처리를 해야 한다.

에탄올 원료로선 곡물과 사탕수수가 가장 광범위하게 사용되고 있다. 브라질의 사례를 적용하기 전에 연료원으로서의 에탄올에 관한 기술 문헌을 검토하는 것이 중요하다. 정상적인 가스 엔진에서는 10% 또는 그 이하의 알코올 수준에서 에탄올을 사용할 수 있다. 높은 수준일 경우엔 엔진을 보완할 필요가 있게 된다. 사실상 에탄올과 석유를 사용하는 데 있어서는 연료원으로서의 유리한 점과 불리한 점이 존재한다. 유리한 점은 다음과 같다.

- 엔진에 약간의 부식작용을 가져온다. 그러나 최근에는 알코올에 대한 비부식성 재료로 설계가 되고 있다.
- 용량 단위당 많은 에너지를 공급하기 때문에 더욱 작은 연료탱크의 적재가 가능하다.
- 낮은 점화온도를 가지고 있어서 겨울에도 시동이 용이하다.
- 플라스틱이나비료등을포함하는중요한석유부산물이있다.

불리한 점은 다음과 같다.
- 폭발이나 연소 등의 사고 가능성이 좀 더 있을 수 있다.
- 엎지르거나 누출될 때는 더욱 환경을 위협하게 된다.
- 저장되는 장소의 표면에 점성의 찌꺼기를 남기게 되며 실린더 연소실 내에 탄소퇴적물을 남긴다.
- 연장된 파이프라인 네트워크가 필요하다. 그리고 몹시 위
험하며 개발비용이 비싸다. 그러나 반면에 알코올을 낮은
경제규모로 생산이 가능하다.

3. 브라질 에탄올 프로그램의 발단(1975~78)
브라질은 1930년대 초에 설탕산업의 합리적인 발전을 위하여 법규를 제정하였던 것이 큰 발단이 되었다. 그 후 과잉생산된 설탕은 대부분 알코올 생산으로 돌려졌었다. 1960년의 쿠바혁명에 뒤이어서 미국이 쿠바의 설탕 금수조치로 인하여 1965~1974년에 브라질의 설탕 수출이 250%로 증가하였다.
1970년대초 OPEC의 오일가격 쇼크로 많은 개발도상국가들이 타격을 받는 가운데 국내 석유수요의 80%를 수입하는브라질도 당연히 재정난의 타격을 받게 되었고 동시에 설탕값의 폭락으로 설탕산업 역시 심각한 상황에 이르렀다. 이에 따라 외화절약과 설탕산업 진흥을 목적으로 1975년 11월 14일 브라질 대통령이 휘발유 대신에 알코올 사용 확대를 위한“국가 알코올 프로그램”을 시행하였다. 그리고 이 사업을 전담시키기 위하여 국가알코올위원회(National AlcoholCommission : CNLA)를 설립하였다.

그 후 1979년 6월 6일의 이란혁명에 이어서 OPEC가 석유가격을 37% 올림에 따라 브라질 정부는 알코올의 연간 생산 목표를 7억9천만 갤런에서 1985년엔 28억 갤런으로 생산목표를 올리고 이에 소요되는 6년간의 투자를 위하여 50억불의 지출목표를 세운 바 있었다. 그리하여 1979년에 브라질 정부는 알코올자동차 생산을 시작하기 위한 결정적인 중요시책을지원하였다.

4. 전성기(1979~1985)
1979년 브라질의 자동차산업은 알코올자동차 판매를 장려하기 위한 정부의 장려금 가능성에 대한 기대로 알코올자동 차 생산에 더욱 큰 관심을 갖게 되었다. 이는 이미 1976년 8월에 GM과 Volks Wagen사가 알코올자동차 생산에 기술적인 문제가 없다는 공표와 함께 그들의 브라질 지사에 연구결과와 기술이전을 하였다는 사실이 중요한 토대가 되었던 것이다.
유럽과 미국의 9개 은행으로부터 10억불과 세계은행으로부터 10억불의 융자가 이루어졌고 1979년에 브라질기업이 알코올자동차 생산을 개시하여 1980년 1월에 처음으로 980대의알코올자동차가 판매되었다. 이는 1980년 1월 한 달 동안에 판매된 전체 자동차 판매대수의 1.2%에 해당하는 수치이지만 1980년 말까지 73%로 급속한 판매 신장을 기록하였다.알코올자동차의 생산에 있어서도 에탄올연료와 양립될 수 없는 부품이나 소재를 제거하였고 에탄올의 높은 옥탄가 비율을 채택하기 위한 엔진 압력비의 향상과 기화기의 조절 등알코올자동차에 적용하는 기술적 부분에 주력하였다.

5. 위기(1985~2002)
그러나 이러한 벼락경기는 짧게 끝나고 말았다. 결과적으로심각한 알코올 부족량으로 인한 시장 악화, 휘발유 저장량의 급속한 적체 및 지속적인 재정지원의 어려움 등으로 정책입안 자들도 놀라운 상황이 되어버린 것이다. 그뿐만 아니라 특히 구형을 개장한 자동차에 있어서는 에탄올연료 사용에 따르는 부식문제, 엔진 시동에 대한 신뢰성의 결여, 카본의 형성 및 높은 연료 소비량 등으로 많은 문제가 발생하게 되었다.

거기에다 국제 설탕가격이 상승하기 시작하여 브라질 정부도 1980년대 말에는 에탄올 가격을 휘발유의 40%선에서
65%선으로 인상하였고 이것이 곧 알코올차를 위한 소비자수요를 급락시켰다. 그 결과 1980년 12월에 전체 자동차 판매대수의 73%를 차지하였던 알코올차의 신차 판매대수도 1981년 7월에는 9%로 급락하였다.
1979년 이후의 휘발유차와 알코올차의 판매대수 실적을 보면 1983~1989년에는 알코올차 판매대수가 휘발유차보다 약10배 전후가 되었던 것이 1994년부터는 휘발유차 판매대수가 알코올차보다 수배 이상으로 역전되었고, 2002년도에는 휘발유차 판매대수가 1,206,664대이고 알코올차가 55,961대의 판매실적으로 나타나고 있다.

6. 회복 및 당면문제(2003~현재)
그러나 2003년 3월부터는 알코올과 휘발유를 혼합사용하는 자동차인 FFVs(Flex Fuel Vehicles)의 도입으로 설탕산업이 다시 활기를 되찾게 되었다. 그리하여 2005년 초에는FFVs의 판매대수가 휘발유차를 앞지르고 전체 자동차 판매대수의 57%를 점하게 되었다.더욱이 2006년 1월부터는 특별세제를 실시하여 소매가격으로 휘발유가 수화에탄올보다 58%가 높은 52.12%의 세율이고 휘발유와 혼합된 무수에탄올에는 세금이 면제되었다. 그리하여 결과적으로 사탕수수의 평균 생산량이 1980년대 초에3,900리터/ha/연 이던 것이 2001년에는 5,600리터/ha/연으로 증가하였으며 1975~2004년의 연평균 성장률이 2.3%로 나타나고 있다.

7. 결론
결론적으로 브라질 정부는 이때까지 에탄올 프로그램의 성공을 위하여 세 가지의 핵심적인 정책을 펴왔다. 그 하나는 설탕산업 초기엔 시장의 형성과 지원이었고, 두 번째는 에탄올시장의 기능 향상을 위한 연구개발을 포함해서 인프라 구축을 위한 투자와 또 다른 장기투자였다. 또한 세 번째는 정부지원 없이도 살아남을 수 있는 시장의 유지였다. 그리고 설탕산업이 장기적으로 시장형성이 가능할 수 있도록 한 FFVs에 대한 기술적인 성공 타결이었다.
전문가의 주석에 의하면 결론적으로 브라질 정부는 이때까지 수행하여 온 프로그램의 덕택으로 691억불의 수입 대체와 1,264억달러의 외채 이자 등 총 1,955억달러를 절약한 것으로 평가하고 있다. 이와 같이 사탕수수에 의한 에탄올 생산은 다른 많은 개발도상국들에게도 큰 이익을 가져다줄 수 있을 것으로 보며 브라질이 바로 순수한 석유의존 경제를 대체연료로 성공시킨 사례라고 볼 수 있다.

■ 그리스의 바이오매스및 바이오연료 이용 정책계획

1. 서론
그리스의 바이오매스 이용을 위한 정책 도출은 2010년 EU정책목표 달성에 맞는 적합한 역할을 해야 한다. 보고서는 바이오매스의 최종 생산물에 대한 에너지 전환에서 채택된 여러 단위기술에 관하여 운전 비용과 투자를 검토하는 데 있다. 초기 자원보급 전략에 대한 비용 및 기능과 관련된 과제는 초기 자원 생산비용이 더욱 정확하게 고려되어야 한다. 그리고 액체 및 고형 바이오 연료의 최종 처리에 대한 과제는 경제적인 타당성을 고려해야 한다. 초기 자원생산 비용은 이미 경제성이 알려져 있다.

그 예로 올리브오일 경작 부분에서 농업과 목재잔사 혹은 2차 생산연료 및 유기폐기물 또는 새로운 에너지 곡물의 경우 경제적 타당성은 이미 알려진 사실이다. 본 리뷰에서는 에너지 곡물에 대한 초기 자원조달 비용을 검토
하고 가능한 바이오매스 비용으로 연료 타당성과 결부시켜검토하고자 한다. 결국 농부들이 생산 및 전환에 필요한 초기 자원의 수송 모두를 책임지게 하는 것이다.

2. 에너지 곡물 생산비와 초기자원 수송비용

*에너지 곡물의 생산비
주요 에너지 곡물은 ①바이오디젤 생산을 위한 평지씨와 해바라기씨는 그리스 농부들에게 잘 알려져 있어 집중적으로 검토하고, ②바이오에탄올 생산을 위한 사탕수수 시럽의 검토, ③전력생산 및 개량 연료 생산을 위한 섬유질 수수를 검토하였다.

CRES(Center for Renewable Energy Sources) 데이터에의하면 그리스의 바이오디젤 및 바이오에탄올 생산을 위한 에너지 곡물 생산비용 및 경제성은 다음과 같이 분석되었다. 이 데이터에서는 그리스 개발부의 1차년도 보고를 기준으로 하였는데 최근 비교에서 사탕수수 시럽의 총 생산 비용은 약 17/톤으로 상승되었고, 8톤/1,000㎡의 효율은 약 136유로 /1000㎡로 증가되었다.

*기초자원 수송비용 .
여러 타입의 바이오매스 기초자원은 중앙 수집지점에 모아진 다음 트럭으로 전환공장으로 운반된다. 초기자원 수송비용은 여러 인자에 따라 달라진다. 바이오매스 수송은 반경 약30㎞의 단거리 공장으로 트럭에 의해 커버하게 된다. 수송비용은 다음과 같은 기준에 따라 산출된다.
① 바이오매스 생산지에서 전환 플랜트까지의 평균거리:30㎞
② 트럭으로 커버되는 거리: (2×30㎞)=60㎞
③ 트럭의 평균속도: 40㎞/h
④ 트럭 서비스 시간: (60/40)=1.5h
⑤ 바이오매스 적재시간: 0.4h
⑥ 전환 플랜트에서 바이오매스 하차시간: 0.1h
⑦ 완전 서비스의 총 시간: (1.5 0.4 0.1)=2h
⑧ 매일 서비스 회수(8시간 작업기준): 8/2=4
⑨ 트럭 부하용량: 30㎥
⑩ 인건비, 소모품, 트럭 사용료 등 트럭의 총 경비 약 220유로/d로 가정

3. 액체와 고체 바이오연료 수송 및 최종 공급
바이오연료는 공장건설이 가능하고 경제성이 있어 디젤이나 가솔린과 같은 일반연료를 점차 대체하고 있다. 따라서 그리스 에너지 시장의 바이오 연료 사용비율이 높이지고 있다. 바이오연료와 일반연료의 혼합사용 예는 이미 전 세계에 잘알려져 있다. 수송부문에서 바이오디젤 사용은 오스트리아, 독일 및 스웨덴의 경우 가스 충전소에서 분리 탱크에 의한 공급이 되고 있다. 생산된 수송용 바이오에탄올은 가솔린과 곧바로 혼합하거나, 요구되는 노킹 방지제를 주입하거나 혹은 E85(에탄올 85%, 가솔린 10~15% 및 첨가제 5~0%), E95(에탄올 95% 및 첨가제 5%)로 개선하여 소비자에게 공급하는가스 충전소에 직접 공급된다.