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미국, 바이오에너지 관련 기술 동향 분석
미래의 농촌 지역 광경은 양곡기 대신에 열분해 공장을 가지게 될 전망이다 - 농부들이 원유를 만들기 위해 스위치그라스(switchgrass)와 같은 부피가 큰 작물을 가지고 오는 공정센터이다.
그러한 열분해 공장은 연료로 사용될 수 있는 연료와 산업적 화학물을 만들 수 있는 정제소에서 천연 그대로의 “바이오 오일”을 처리하게 될 것이다; 그러한 공장들은 수소, 일산화탄소, 그리고 아마 이산화탄소로 구성된 합성가스라 불리우는 부산물을 필요로 하는 그들 자체의 에너지를 위해 사용되거나 획득하게 될 것이다; 그리고 농부들에게 손상된 토양을 회복시키고 탄소를 격리시키고 온실가스 배출을 변경시키는 데 도움을 주기 위해 토지로 되돌아갈 수 있는 바이오 숯이라 불리우는 중요한 부산물을 주게 될 것이다.
이는 비현실적인 소리로 들릴 수도 있다. 이는 사우스 다코타 주립대학교(South Dakota State University)의 현재 연구 주제이다.
미 농무부의 동료들과 사우스 다코타 주립대학교 연구진에 의해 수행된 새로운 연구는 생산시스템과 같은 것에서부터 대부분을 얻을 수 있는 방법을 탐구하고 있다. 미 농무부는 이 연구프로젝트를 위해 향후 5년 동안 연간 200,000달러, 총 1백만 달러를 지원하고 있다. 그리고 이를 통해 과학자들로 하여금 바이오오일의 최적화된 에너지 생산을 위한 공급원료 생산시스템을 만드는 데 도움을 주고자 한다. 뿐만 아니라, 바이오 숯의 사용을 통해 가능한 생태학적인 혜택을 탐구하는 데 도움을 주고 있다.
이번 연구프로젝트의 책임자이자 사우스 다코타 주립대학교 Tom Schumacher 교수는 이와 관련하여 다음과 같이 말하였다.
“우리는 전체 시스템 접근방식을 통해 이를 면밀히 조사하고 있다. 그리고 이러한 전체 시스템에서 다양한 구성성분을 면밀히 조사하고 있다. 역사적으로, 곡물 생산의 분배적인 특성은 가공산업에 곡물 흐름을 구분하고 조합하기 위해 양곡기를 만드는 계기가 되었다. 철로망 역시 효율성을 증가시키기 위한 새로운 인프라로 더해졌다. 리그노셀룰로직(lignocellulosic) 공급연료를 위한 양곡기의 결과물은 10마일에서 30마일 정도의 생산지(경작지) 내에 있는 수거장소로 간다.”
그러한 수거장소들은 장기적인 저장장소는 아니다. 하지만, 바이오오일, 합성가스, 그리고 바이오 숯을 추출하기 위해 열분해를 사용하는 공급연료를 받고, 분류하고, 사전가공하거나 가공하기 위함이다. 천연그대로의 바이오오일을 만드는 것은 추가적인 가공을 위해 좀 더 쉽게 이동시킬 수 있는 액체형태의 물질(원료)로 밀도를 높이는 효과를 가지고 있다. 그러는 동안 바이오 숯은 열분해 공장의 서비스 지역 내에서 쉽게 사용될 것이다.
열분해는 유기물질을 분해하기 위해 산소의 부재 속에서 상승된 온도를 사용하는 가공방식이다. 이번 연구는 개별 분자들을 여기시킴으로써 이러한 공급연료에 열을 가하는 극초단파 열분해라 불리우는 기술을 특별히 사용하고 있다. 그 결과, 이를 좀 더 정확하고 손쉽게 조절할 수 있게 되었다.
가공학자들과 토양 과학자들은 그들이 열분해 가공요인들을 변화를 가할 때 바이오 오일과 바이오 숯 생산에 무슨 일이 발생할지를 배우기 위해 협력을 하고 있다.
연구진들은 바이오 숯이 공급연료에 따라 그리고 가공하는 방식에 따라 서로 다른 물리적 그리고 화학적 특성을 가질 것이라는 가설을 세웠다. 그것은 토양개량제로써 유용함에 영향을 줄 수 있다. 그들은 3가지 공급연료에서 생산된 바이오 숯의 특성을 분석할 것이다: 옥수숫대, 스위치그라스, 그리고 목재형 바이오매스.
이와 관련하여 Schumacher 교수는 다음과 같이 말하였다. “특별한 형태의 바이오 숯에 대해 알려지지 않은 바가 상당히 많다. 바이오 숯의 효과성을 향상시키기 위해 사용되어질 수 있는 단 하나의 특성만이 존재하는 것은 아니다.”
바이오 숯의 페하지수와 다른 특성들은 공급연료와 가공방식이 이를 생산하기 위해 사용되어졌다는 것에 의존하는 생각을 변화시킬 수 있다라고 Schumacher 교수는 말하였다. 그것은 바이오 숯을 환경적, 영양소적으로 유익하게 만들 수 있거나 심지어 해로운 특성 역시 긍정적으로 바꿀 수 있다고 한다. 하지만, 과학자들은 지속적으로 긍정적인 특성만을 고려한 바이오 숯 생산을 위해 유익한 방식을 찾을 수 있는 가능성에 관심을 가지고 있다.
미생물적인 활동은 몇몇 특별한 종류의 바이오 숯의 사용을 개선할 수 있을 것이다. 그리고 더 중요한 것은 바이오 숯이 몇 세기 동안 또는 수 천년 동안 쌓여진 탄소를 연결할 수 있는 능력을 가지고 있다고 고려되고 있다. 그 결과, 바이오 숯은 지구온난화를 완화시키는 툴(tool)로 사용될 수 있다.
출처:
http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/07/farms-of-the-future-bio-oil-biochar-from-biomass
관련링크: http://www.gtnet.go.kr/main/main_v.jsp
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