목재를 연료로 어떻게 이용할 수 있나요?
목재를 연료로 어떻게 이용할 수 있나요?
  • 김오윤 기자
  • 승인 2016.01.06 13:22
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연재 | 목재 100문 100답 50

[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가팀] 옛날부터 인간은 목재를 많은 용도로 이용해 왔다. 목재로 집을 짓고, 종이를 만들었으며, 목재의 추출물로 방부나 의약용으로 사용하였을 뿐만 아니라 목재를 태워 난방을 했다. 정도의 차이는 있으나 지금의 목재 이용은 예전과 크게 다르지 않다. 

화석연료의 고갈이 진행됨에 따라 새로운 에너지를 찾는 시점에서 연속적으로 재생산이 가능한 목재에 대한 수요는 계속 늘어나고 있다. 따라서 목재를 이용하여 바이오에탄올, 바이오디젤과 같은 에너지로 만드는 일은 현재까지도 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 목재는 천연유기물로써 연소가 가능하며 연소로 생성된 에너지는 여러 가지 형태로 이용 할 수 있기 때문에 목재의 연료로서의 중요성은 빼놓을 수 없다. 하지만 목재를 아무런 가공 없이 이용하기 보다는 가능한 한 가공하여 이용하고, 이들의 가공 후에 생산되는 폐목재, 수피, 고지 등의 부산물을 연료로 사용 할 수 있도록 노력을 해야 한다.

본 내용에서는 목재연료 종류에 대해서 소개한다. 

목재연료
목재연료에는 여러 가지 종류가 있으나 아래 그림과 같이 세 가지로 분류할 수 있다.

일반적으로 목재 및 목질폐재를 그대로 이용할 경우, 화석연료와 비교하여 부피가 크기 때문에 단위 중량당 발열량이 적고, 함수율에 따라서 열량변화가 심하게 일어난다. 따라서 목재를 태워서 발생하는 에너지를 좀 더 효율적으로 얻기 위해서는 가공과정을 통해 함수율을 가능한 낮추고 고밀도로 만드는 것이 중요하다. 

□고밀도 목재연료
일반적으로 목재, 목질폐재 및 수피 등은 그대로 연료로 사용될 수 있지만 함수율에 따라 열량변동이 증가하고 부피대비 기존 화석자원보다 열량이 낮은 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 고밀도 목재연료가 연구되었다. 목재는 다공성이기 때문에 목질재료를 그대로 이용하면 단위체적 당 에너지양이 낮아진다. 이를 개선하기 위해 압축 등의 가공을 하며 이렇게 얻은 고밀도 목재연료에는 브리켓, 펠릿 등이 있다. 

목재펠릿과 목재브리켓은 유해물질에 의해 오염되지 않은 목재를 압축 성형하여 만든 제품이다. 목재펠릿은 크기를 지름(6~25㎜)과 길이(32㎜ 이하)으로 명확히 규정하고 있는 반면, 목재브리켓은 별도로 제한하지 않는다는 차이점이 있다.  

□목탄
목탄은 공기가 차단된 공간에 목재를 넣고, 불완전 연소시켜 만든 것이다. 열에 의해서 목재가 분해되면서 목재의 구성원소인 산소와 수소가 물의 형태로 유출되고, 남은 목재(잔유물)에는 탄소함량이 높아지게 된다(탄화현상). 탄화된 목재의 발열량은 증가하게 되고, 운송이 편리하다는 장점 때문에 과거부터 현재까지 이용되고 있다. 

→ 반탄화 펠릿
목재펠릿은 발열량이 석탄이나 등유보다 낮고, 물에 약하다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해, 반탄화 기술을 도입하여 펠릿을 제조하는 연구가 진행되고 있다. 목탄의 경우, 제조과정에서 목재의 대부분은 열로 분해되어 손실되기 때문에 실제로 목재가 가지는 에너지의 30 % 정도 밖에 이용할 수 없다. 하지만 반탄화(Torrefaction)기술은 목탄에 가까운 에너지를 얻으면서 목탄의 단점을 보완한 방법으로 목재펠릿에도 적용이 되고 있다. 
※ 반탄화(Torrefaction)기술: 바이오매스 원료를 200~300 의 온도에서 가열하는 전처리 기술

국내에서는 2012년부터 일정규모(500MW) 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자에게 총 발전량의 일정비율 이상을 신재생에너지를 이용해 공급토록 의무화한 제도가 실시되고 있다. 신재생에너지 공급비율은 2012년 2 %에서 2024년 10 %로 증가될 전망으로 목재연료에 대한 중요성은 더 확대될 것이다.  

참고문헌    
1. 목재제품의 규격과 품질기준(제2015-2호)
2. 황병호 외 11명, 1998, 목질바이오매스, 선진문화사
3. 요시다 다카히로, 목질바이오에너지-고성능 목질 펠릿의 제조와 이용
4. 박상우, 반탄화 기술동향, 녹색기술동향보고서