바이오매스의 장점과 효과, 그리고 논쟁

바이오매스가 필요한 이유

인류는 어떻게 화석연료를 움직이는 세계에서 전적으로 바람과 태양, 지열, 물에서 얻는 에너지로 굴러가는 세계로 전환할 수 있을까? 그 답은 얼마간 바이오매스에 있다. 바이오매스는 현 상태에서 우리가 원하는 상태에 이르는 교량 역할을 한다. 불완전하고, 경고로 가득 차 있지만, 반드시 필요하다. 바이오매스에너지가 필요한 이유는 수요에 따라 전기를 생산할 수 있고, 전망이 예측 가능한 부하 변화를 충족하도록 도와주며, 풍력이나 태양에너지와 같은 가변적 전력원을 보완할 수 있기 때문이다. 바이오매스는 화석연료에서 벗어나 유연한 전력망 솔루션이 본격적으로 가동되기까지 시간을 벌어주며, 환경 문제를 일으킬 폐기물을 활용할 수 있다. 단기적으로 화석연료를 바이오매스로 대체하여 대기 중의 탄소배출량 증가를 막을 수 있다.

 

광합성은 에너지가 전환되고 저장되는 과정이다. 태양에너지는 포집되어 바이오매스의 탄수화물로 저장된다. 수백만 년 동안 적절한 조건하에서 손상되지 않은 바이오매스는 석탄이나 석유, 천연가스가 된다. 이는 탄소 농도가 높은 화석연료로, 현재 전기 생산과 수송 체계를 책임지고 있다. 또는 열을 발생시키고 전기 생산에 필요한 증기를 만들기 위해 채집되거나 기름 또는 가스로 가공될 수 있다. 지하 깊숙한 곳에서 수십억 년 동안 저장되어온 화석연료 탄소를 방출하는 대신, 바이오매스를 통해 이미 순환 중인 탄소와 교체한 후, 대기에서 식물로 다시 순환시킬 수 있다. 식물을 성장시키고 탄소를 격리시킨 후 바이오매스를 처리하고 연소하며, 최종적으로 탄소를 배출하는 과정을 반복한다. 이는 사용과 보충이 균형을 유지하는 한 지속적이고 중립적인 교환이다. 에너지 효율과 열병합 발전은 특정 연도에 바이오매스 연소에서 발생하는 탄소가 이식된 식물의 탄소 흡수량과 동일하거나 그 이하가 되게 하는 데 필수적이다. 이런 균형이 이뤄지면 대기에 배출되는 양은 제로가 된다.

 

바이오매스의 조건

그러나 조건이 있다. 바이오매스는 산업폐기물과 같은 적절한 공급 원료 또는 지속가능하게 재배된 적절한 에너지 작물을 사용해야만 실행 가능한 해결책이 된다. 이상적으로, 바이오매스에너지는 또한 가스화나 소화와 같은 저배출 변환 기술을 사용한다. 에너지 생산을 위해 옥수수나 수수 같은 일년생 작물을 사용하면 지하수가 고갈되고 침식이 발생하며 비료를 주고 장비를 투입하는 데 많은 에너지가 필요하다. 지속 가능한 대안은 다년생 작물 또는 소위 단벌기 목본 작물이다. 큰개기장, 억새속 식물과 같은 다년생 초본식물은 이식이 필요해지기 전에 5~10년간 수확할 수 있고, 더 적은 양의 물과 노동력을 필요로 한다. 관목 버들, 유칼립투스, 사시나무와 같은 목본 작물은 식량 생산에 적합하지 않은 한계지에서도 자랄 수 있다. 이들 작물은 땅에 가깝게 잘린 후 다시 자라기 때문에 10~20년간 반복적으로 수확할 수 있다. 관목 작물은 숲을 연료로 사용함으로써 오는 삼림 파괴를 피하고 대부분의 다른 나무보다 더 빨리 탄소를 격리하지만, 이는 삼림지대가 이미 관목으로 대체되어 있지 않을 때 얘기다. 한편 억새와 유칼립투스는 침입종이므로 특별한 주의가 필요하다.

 

또 다른 중요한 원료로는 목재와 농업 처리 과정에서 발생하는 폐기물이 있다. 제재소와 제지 공장에서 나온 폐기물은 귀중한 바이오매스다. 음식이나 동물 사료를 위해 작물을 재배하고 남은 줄기, 껍질, 잎, 이삭 등도 마찬가지다. 토양 건강을 증진시키기 위해 초개를 밭에 두는 것도 중요하지만, 그런 농업폐기물 일부는 바이오매스에너지 생산을 위해 전용될 수 있다. 많은 유기 잔여물은 현장에서 분해되거나 더미로 태워지면서 저장된 탄소를 배출할 수 있다. 유기물이 분해될 때는 종종 메탄을 방출하고, 더미로 태우면 검은 탄소를 방출한다. 메탄과 그을음 모두 이산화탄소보다 더 지구온난화를 가속화한다. 단순히 이런 배출을 막는 것만으로도 바이오매스에너지를 생산적인 용도로 사용하는 것 이상의 상당한 이득을 얻을 수 있다.

 

바이오매스의 논쟁점

바이오매스는 논란의 여지가 있다. 어떤 이들에게는 친구이지만, 또 다른 이들에게는 적이다. 환경과 사회에 미치는 바이오매스의 영향을 좀 더 정확하게 평가하기 위한 많은 학문적 노력이 진행되고 있다. 논쟁은 세 가지 주요 이슈인 전 과정에 걸친 탄소배출, 간접적인 토지이용도 변화와 삼림 파괴, 그리고 식량 안보에 미치는 영향들을 중심으로 이뤄진다. 종종 후자의 두 문제는 삼림 대 연료, 식품 대 연료의 문제가 되기도 한다. 실제로 토지 관리, 식량 재배와 바이오매스 원료 생산은 동력학적으로 상호작용하며, 항상 통념과 일치하는 것은 아니다. 이 세 가지는 상호 보완적이거나 서로 손해를 메꿀 수 있기 때문에, 주어진 지역적 맥락에서 바이오매스 원료에 어떻게 접근하는지가 매우 중요하다. 현재 바이오매스는 세계 전기 생산량의 2퍼센트를 차지하는데, 이는 다른 어떤 재생에너지보다 더 많은 양이다. 스웨덴, 핀란드, 라트비아와 같은 일부 국가에서는 바이오에너지가 자국 내 발전 형태의 20~30퍼센트를 차지하며, 거의 전적으로 나무에 의해 생산된다. 중국, 인도, 일본, 한국, 브라질에서도 바이오매스 발전이 증가하고 있다. 더 많은 장소에서 더 큰 규모에 도달하려면 바이오 매스 생산 시설과 수집, 운송, 저장을 위한 인프라에 투자를 해야 한다. 또한 규제를 통해 바이오매스에너지의 문제점을 관리하는 것이 중요하다. 바이오매스를 위해 자생 임지를 펠릿화하는 것은 계속 퇴보한다는 의미다. 그러나 적절한 생태학적 안전장치를 갖춘 삼림에서 침입종들을 추출하는 방식은 바이오매스에너지의 긍정적인 요소가 될 수 있다. 인도에서는 시킴 정부가 이 방법을 테스트하고 있으며 안전한 취사 스토브용 바이오 조개탄을 만들고 있다. 또한 바이오매스발전에 산업적 규모로 접근하면서 자리를 잃는 소규모 자작농도 보호할 필요가 있다. 기억해야 할 가장 중요한 것은 바이오매스는 그 자체로 우리가 도달해야 할 목적지가 아니며, 청정에너지 미래에 도달하기 위한 교량이라는 점이다.

 

바이오매스의 효과

바이오매스는 교량 역할을 하는 솔루션이며, 청정에너지원을 위해 시간이 지남에 따라 단계적으로 폐지되어야 한다. 이 분석에서는 모든 바이오매스가 산림, 일년생 식물, 폐기물이 아닌 다년생 바이오에너지 원료에서 추출되어 전기 생산 시 석탄과 천연가스를 대체한다고 가정한다. 2050년까지 바이오매스에너지는 7.5기가톤의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다. 깨끗한 풍력과 태양열 에너지를 유연한 전력망에서 더 많이 이용할 수 있게 되면서 바이오매스에너지의 필요성은 줄어들 것으로 예측된다.