일본산업뉴스요약

Start Up Innovation / Science
바이오 연료, 식량을 사용 안 해
쇼와쉘석유, 간벌재 사용해 비행기 연료로

온난화 가스 감소 효과로 차세대 연료 중 하나로 주목 받고 있는 바이오가솔린. 하지만 주원료가 옥수수 등 농작물이기 때문에 세계적인 식량 부족 문제와의 대립도 지적되고 있다. 이를 해결하기 위해 쇼와(昭和)쉘석유는 식물이 아닌 간벌재 등을 주원료로 한 새로운 제작 방법을 개발. 전기자동차의 보급 등으로 인해 가솔린 수요의 감소가 예상되고 있는 가운데 환경과 식량 문제의 양립을 어필해 반격을 도모해나갈 계획이다.

바이오가솔린은 사탕수수 등의 식물에서 유출한 에탄올을 가솔린에 혼합해 만든 것이다. 식물은 생육 과정에서 이산화탄소를 흡수하기 때문에 바이오매스 연료로 인한 이산화탄소 배출은 제로라고 할 수 있다.

일본에서는 2007년에 시험 판매되기 시작, 현재는 원유로 환산할 경우 연간 50만킬로리터 정도가 사용되고 있다. 하지만 비용 등 여러 가지 문제로 전체 가솔린 시장에서 차지하는 비율은 극히 적다. 또한 식용으로도 이용되는 식물을 원료로 하기 때문에 바이오 연료 확대는 세계적인 ‘식량 문제’로 이어질 것이라는 지적도 많다.

-- 감미료에서 제조 --
‘에너지 vs. 식량’이라는 대립 구조를 해결할 수 있는 차세대 바이오가솔린을 만들 수 없을까? 쇼와쉘석유는 2013년에 도후쿠(東北)대학원과 공동 연구에 착수했다. 공동 연구의 목적은 ‘헥센(1-Hexene)’이라고 하는 물질의 활용이다. 원유를 증류해 최종적으로 가솔린으로 만들기 위해서는 복수의 혼합물을 혼합해 조절할 필요가 있다. 헥센도 그 중 하나지만 “바이오 유래 소재로 어떻게 가솔린을 만들어낼 수 있을 지가 난제였다”(R&D전략부의 다케히라(竹平) 씨).

쇼와쉘석유가 주목한 것은 도호쿠대학원의 촉매 기술이다. 공동 연구팀은 감미료 등으로 만들어지는 솔비톨(Sorbitol)을 이용해 연료로도 사용될 수 있는 화학물질을 제조하는데 성공했다. 이 화학물질은 옥탄가(OctaneNumber)가 낮기 때문에 그 자체로는 바이오가솔린으로 사용될 수 없지만, 솔비톨은 간벌재나 볏집 등을 원료로 한 셀룰로오스를 통해 만들어낼 수 있다.

“이 기술을 활용한다면 식량 문제와 대립하지 않는 바이오가솔린을 만들 수 있을 것이다”. 셀룰로오스를 통해 만든 감미료로 유명한 솔비톨을 원료로 이용하는 것이 공동 연구의 테마였다.

공동 연구팀은 온도와 압력, 시간 등, 솔비톨을 도후쿠대학원의 촉매로 반응시켜 수소로 분해할 때의 조건을 몇 번이고 바꿔 시험해본 결과, 알코올의 한 종류인 헥산올(1-Hexanol)이 만들어졌다. 이것에 물을 제거하면 헥센이 된다. 연구팀이 연구 개시로부터 약 4년 후 얻은 성과이다.

-- 기존보다 성능 높아 --
바이오에탄올을 이용한 일반적인 바이오가솔린은 일본공업규격(JIS)을 통해 가솔린에 대한 배합 양이 체적의 3%까지로 정해져 있다. 에탄올은 물과의 친화성이 높아 자동차가 부식될 우려가 있어 안정성을 고려한 것이다.

이에 반해 헥센은, 본래 가솔린에 포함된 성분이기 때문에 최대 20%까지 혼합이 가능하다. 또한 기존의 바이오가솔린보다도 에너지 소비량이 낮아 반응 속도도 크다는 장점도 있다.

지금까지의 연구를 통해 쇼와쉘석유는 도호쿠대학원과 공동으로 독자적인 촉매도 개발하고 있다. 이것을 이용한다면 더욱 친환경적인 제조법이 가능해질 것으로 보고 있다. 쇼와쉘석유는 앞으로도 촉매 등의 기술을 더욱 향상시켜 최종적으로는 기존의 가솔린보다도 50% 이상의 온난화 가스 절감이 가능한 바이오가솔린 생산을 목표로 하고 있다.

현재는 아직 연구 레벨의 기술이지만, 앞으로는 단계적으로 생성 가능한 양을 확대해 2025년까지 기술을 확립, 2030년에는 상업화할 계획이다. 상업 베이스로 볼 경우, 셀룰로오스에서 헥센을 만들어내는 기술에는 또 하나의 장점이 있다. 헥센과 헥센을 수소 등으로 연결시키면 제트 연료에 해당하는 성분이 만들어진다. 바이오 제트연료는 Euglena가 상업용 플랜트의 가동을 계획하는 등, 기업들이 개발 경쟁을 하고 있다.

쇼와쉘석유에게 제트 연료는 등유와 함께 판매량이 높은 중요한 상품이다. 가솔린에 비해 앞으로도 견고한 수요가 전망되는 것으로, 새로운 형태의 제트 연료를 통해 온난화가스 절감 등의 효과를 어필할 수 있다면 미래의 핵심 사업으로 성장할 가능성이 있다.

국내 가솔린 수요는 젊은 세대의 자동차 보유율이 낮아지고, 친환경차의 보급 등으로 매년 2~3%씩 감소하고 있다. 1994년에 약 6만 개였던 주유소는 현재 거의 절반으로 줄어들었다. 구미에서는 전기자동차 보급이 가속화되고 있는 가운데, 영국의 석유회사 BP가 세계 석유 수요가 2030년대 후반에는 포화상태가 될 것이라고 예측하고 있는 등, 가솔린의 입지는 줄어들고 있다.

석유업계에서는 한정된 수요를 둘러싼 경쟁이 더욱 격화될 것으로 전망되고 있다. 특히 가솔린은 품질 면에서 크게 차별화할 수 있는 방법이 없어 가격 경쟁으로 이어졌다. 친환경으로 차별화할 수 있다면 큰 경쟁력이 될 것이다. 쇼와쉘석유는 친환경 가솔린으로 변혁을 도모해나갈 계획이다.

 -- 끝 --