대부분의 펠릿 공장은 연평균 생산량이 약 9,000톤으로 소규모입니다. 2013년 펠릿 부족 사태로 생산량이 약 29,000톤에 불과했던 이후, 이 부문은 기하급수적으로 성장하여 2016년에는 88,000톤을 기록했고, 2021년까지 최소 290,000톤에 도달할 것으로 예상됩니다.

칠레는 1차 에너지의 23%를 바이오매스에서 얻습니다. 여기에는 가정 난방에 널리 사용되지만 지역 대기 오염의 원인이 되는 장작이 포함됩니다. 최근 몇 년 동안 새로운 기술과 펠릿과 같은 더 깨끗하고 효율적인 바이오매스 연료가 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 라 프론테라 대학교 연구원인 라우라 아조카르 박사는 칠레의 펠릿 생산 관련 시장 및 기술의 현황과 맥락에 대한 통찰력을 제공합니다.

아조카르 박사에 따르면, 장작을 주요 에너지원으로 사용하는 것은 칠레의 특징적인 특징입니다. 이는 칠레의 전통과 문화, 그리고 풍부한 산림 바이오매스, 높은 화석 연료 비용, 그리고 중남부 지역의 춥고 비가 많이 내리는 겨울과 관련이 있습니다.

숲이 있는 나라

이 진술의 맥락을 설명하려면 칠레가 현재 1,750만 헥타르(ha)의 삼림을 보유하고 있다는 점을 언급해야 합니다. 이 중 82%가 천연림이고, 17%가 인공림(주로 소나무와 유칼립투스)이며, 1%가 혼합 생산림입니다.

이는 1인당 소득이 연간 21,000달러이고 기대 수명이 80세인 이 나라가 급속한 성장을 이루었음에도 불구하고, 가정 난방 시스템 측면에서는 여전히 미개발 상태라는 것을 의미합니다.

실제로 난방에 소비되는 총 에너지 중 81%는 장작에서 나옵니다. 즉, 칠레의 약 170만 가구가 현재 이 연료를 사용하고 있으며, 연간 총 1,170만 m³의 장작이 소비됩니다.

더 효율적인 대안

칠레의 높은 장작 소비는 대기 오염과도 관련이 있습니다. 전체 인구의 56%, 즉 약 1,000만 명이 연간 2.5pm 미만의 미세먼지(PM2.5) 농도가 m³당 20mg에 달하는 환경에 노출되어 있습니다.

이 PM2.5의 약 절반은 장작 연소에서 발생합니다. 이는 장작 건조 불량, 난로 효율 저하, 주택 단열 불량 등 여러 요인 때문입니다. 또한, 장작 연소는 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는 것으로 가정하지만, 난로 효율이 낮기 때문에 등유나 액화 가스 난로와 동일한 수준의 CO2가 배출됩니다.

최근 몇 년 동안 칠레의 교육 수준이 향상되면서 사회가 더욱 강력해졌고, 자연 유산의 보존과 환경 보호에 대한 요구가 나타나기 시작했습니다.

이러한 노력과 더불어, 연구의 기하급수적인 발전과 고급 인적 자본의 창출을 통해 한국은 기존 난방 수요를 충족하는 신기술과 신연료 개발을 통해 이러한 과제에 대응할 수 있게 되었습니다. 이러한 대안 중 하나가 펠릿 생산입니다.

스토브 교체

칠레에서 펠릿 사용에 대한 관심은 2009년경부터 시작되었는데, 당시 유럽에서 펠릿 스토브와 보일러를 수입하기 시작했습니다. 그러나 높은 수입 비용이 문제로 작용했고, 도입도 더뎠습니다.

환경부는 2012년에 주거 및 산업 부문을 대상으로 스토브와 보일러 교체 프로그램을 시작하여 사용을 대중화했습니다. 이 교체 프로그램 덕분에 2012년에 4,000개 이상의 장치가 설치되었고, 이후 일부 지역 가전 제조업체가 참여하면서 설치 대수가 세 배로 늘어났습니다.

이러한 스토브와 보일러의 절반은 주거 부문에서, 28%는 공공 기관에서, 그리고 약 22%는 산업 부문에서 사용됩니다.

목재펠릿뿐만 아니라

칠레에서 펠릿은 주로 일반적인 조림 수종인 라디아타 소나무(Pinus radiata)를 사용하여 생산됩니다. 2017년에는 칠레 중부 및 남부 지역에 다양한 규모의 펠릿 공장 32곳이 있었습니다.

- 대부분의 펠릿 공장은 연평균 생산량이 약 9,000톤으로 소규모입니다. 2013년 펠릿 부족 사태로 생산량이 약 29,000톤에 불과했던 이후, 이 부문은 기하급수적으로 성장하여 2016년에는 88,000톤에 달했으며, 2020년까지 최소 190,000톤에 도달할 것으로 예상된다고 아조카르 박사는 말했습니다.

풍부한 산림 바이오매스에도 불구하고, 이 새로운 "지속 가능한" 칠레 사회는 고밀도 바이오매스 연료 생산을 위한 대체 원료를 찾는 기업가와 연구자들의 관심을 불러일으켰습니다. 이 분야를 연구하는 수많은 국립 연구 센터와 대학이 있습니다.

라 프론테라 대학의 BIOREN 과학핵에 속하고 화학공학과와 협력하는 폐기물 및 바이오에너지 관리 센터에서는 에너지 잠재력이 있는 지역 바이오매스 자원을 식별하기 위한 스크리닝 방법을 개발했습니다.

헤이즐넛 껍질과 밀짚

이 연구는 헤이즐넛 껍질이 연소에 가장 적합한 특성을 가진 바이오매스로 확인되었습니다. 또한, 밀짚은 높은 가용성과 짚과 그루터기를 태우는 일반적인 관행으로 인한 환경적 영향으로 두드러졌습니다. 밀은 칠레의 주요 작물로, 약 28만 6천 헥타르에서 재배되며 매년 약 180만 톤의 짚을 생산합니다.

헤이즐넛 껍질의 경우, 이 바이오매스는 직접 연소될 수 있지만, 연구는 펠릿 생산에 집중되어 왔습니다. 그 이유는 지역 대기 오염 문제를 해결하기 위해 공공 정책으로 나무 난로를 펠릿 난로로 대체하는 지역 현실에 적합한 고체 바이오매스 연료를 생산해야 하는 과제에 직면해 있기 때문입니다.

결과는 고무적이었고, 예비 조사 결과에 따르면 이 펠릿은 ISO 17225-1(2014)에 따라 목재 원료 펠릿에 대해 설정된 매개변수를 준수하는 것으로 나타났습니다.

밀짚의 경우, 불규칙한 크기, 낮은 겉보기 밀도, 낮은 발열량 등 이 바이오매스의 일부 특성을 개선하기 위해 반탄화 시험이 수행되었습니다.

불활성 환경 하에서 적당한 온도로 수행되는 열 공정인 토탄화(Torrefaction)는 이 농업 잔류물에 최적화되었습니다. 초기 결과는 150°C 미만의 적당한 작동 조건에서 보유 에너지와 발열량이 크게 증가하는 것으로 나타났습니다.

이 반탄화 바이오매스를 이용하여 파일럿 규모로 생산된 소위 블랙 펠릿은 유럽 표준 ISO 17225-1(2014)에 따라 특성 분석되었습니다. 그 결과, 반탄화 전처리 공정 덕분에 겉보기 밀도가 m³당 469kg에서 m³당 568kg으로 증가하는 등 긍정적인 결과를 보였습니다.

보류 중인 과제는 국내 시장에 진출할 수 있는 제품을 만들기 위해 탄화된 밀짚 펠릿의 미량 원소 함량을 줄이는 기술을 찾는 것을 목표로 하며, 국가에 영향을 미치는 환경 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.