▲ 임옥택교수 (울산대학교)
DME 상용화 사업 참여회사에 보조금 지급
무황착취제 개발 등 DME실증화 사업 활발


일본정부의 에너지정책 변화는 후쿠시마 원전 사고 전후로 나뉜다. 2009년 8월 장기에너지공급 및 소비자 전망에서 1990년 대비 이산화탄소 배출량은 2020년까지 -6%, 2030년까지 -18% 저감할 것을 목표로 정하였다. 또한 전기, 도시가스, 정유회사 등에 비석유계 연료사용을 의무화할 것을 촉구하였으며, 그 결과 2010년부터 LPG회사에 이를 적용하기 시작하였다.

2009년 9월 코펜하겐 기후변화회의(COP15)에서 히토야마 전 총리는 장기에너지 수급정책의 일환으로 1990년 대비 이산화탄소 배출량을 -25%까지 저감, 2010년 6월부터 에너지정책의 수정, 그리고 2030년까지 1990년 대비 이산화탄소 배출량을 -30%까지 저감할 것을 공포하였다. 이를 위해 14기의 원전을 추가로 건설하였고 기존 원전의 90%을 가동하여 신재생에너지의 이용을 극대화하였다.
신재생에너지정책으로는 일본에서 사용하는 총 에너지 중 신재생에너지의 비율을 2020년까지 9%, 2030년까지 11.6%로 확대하는 계획을 수립하였다. 이 중, 태양광에너지의 지속적 증가를 예상하였고 2009년 10월부터 ‘PV발전 Buyback 프로그램’을 착수하였다. 이를 통해 일본정부는 경제성장에 필요한 에너지수급을 자체적으로 해결할 수 있을 것으로 전망하였다.

   
▲ DME ISO활동

하지만 2011년 3월 후쿠시마 원전사고로 2011년 9월 노다 총리가 에너지전략을 수정하였고 2012년 여름부터 에너지 공급측면에서 ‘원자력에너지 의존도저감’, ‘원자력을 제외한 신재생에너지 도입’, 에너지 소비측면에서 ‘에너지 보전 및 고효율화의 극대화’, ‘일본 내의 다양한 신재생에너지의 부족을 해결하기 위한 방안 마련’을 기본방향으로 설정하였다. 신재생에너지원의 개발과 혁신적인 바이오매스의 실용화 개발을 위해 LPG이용기술, Bio-DME의 차량적용기술을 개발하기 시작하였고 해외에서 Bio-DME의 생산 및 수입을 위해 노력하게 되었다.

   
▲ 일본정부의 에너지정책의 변화

일본정부는 나가하마(Nagahama) 시에서 폐목제를 대상으로 생산된 바이오매스(Biomass)를 활용하여 Bio-DME를 만들고, 니가타에서 화석연료를 통해 생산한 DME를 혼합하여 차량, 보일러, 발전기 등의 연료로 보급하는 Bio-DME 개발 사업에 착수하였다. 바이오매스를 가스화하여 가스청정화공정을 실시한 후 압축 및 DME합성화 공정을 거치면 Bio-DME가 생산되는데, 이는 여타 신재생에너지로 주목받는 수소, 액화암모니아, 메탄올에 비해 높은 에너지밀도와 안전성을 지니기 때문에 에너지운반체로서의 무궁무진한 잠재력을 지니고 있다.

   
▲ ISUZU사의 DME전용트럭
일본정부는 DME를 메탄올형태로 수입 및 생산하여 인근지역에 보급하고 있고, 국토운송성(METI)에서는 DME 상용화 사업에 참여하는 회사에 보조금(보일러설치, 연료탱크설치비용의 50%)을 지급하고 있다. 인근지역에 보급된 DME는 산업용 DME 보일러(식품회사), 농업용 DME 보일러(온실용), 수송용 DME 트럭(운송회사) 등에 활용된다.

산업용 DME 보일러의 경우, 2009년 1월부터 사용되기 시작하였고 FDME(Fuel DME Production Co. Ltd.)를 통해서 연료를 공급하고 있다. 농업용 DME 보일러의 경우, 니가타에서 처음으로 지역 시범사업을 실시하였고 온실 내의 온풍기 구동을 위한 연료로 사용되고 있다. 또한 이 과정에서 발생하는 이산화탄소는 작물재배에 이용되고 있다.

수송용 DME 트럭은 연료주유시설 및 차량으로 국토운송성 및 ISUZU에서 공동제작한 수송용 DME 트럭을 이용하고 있다. 니가타 지역에서는 지역의 계절을 고려하여 겨울용 타이어를 장착한 수송용 DME 트럭을 2010년 3월까지 주행테스트 했으며, 이 때의 연비는 3.76km/L(디젤 환산 시 7.0km/L)를 기록하였다. 관동지역에도 2010년 3월까지 수송용 DME 트럭의 고속도로 및 시내주행시험이 실시되었으며, 이 때의 연비는 3.88km/L(디젤 환산 시 7.24km/L)를 기록하였다.

일본의 DME 실증화 사업으로 Bio-DME & DME Vehicle Promotion Committee에서는 DME 연료 충전소 개발 및 보급, ISUZU에서는 DME 트럭의 내구성 실험, 일본 LPG 센터에서는 DME와 LPG의 혼합사용을 위한 기술적 데이터 마련, NICHIASU Co.에서는 DME 전용 탄성물질 개발, 일본 고압가스안전협회(High Pressure Gas Safety Institute of Japan)에서는 무황착취제 개발이 진행되고 있다.

   
▲ 미츠비시화학의 니가타 DME 생산공장

일본정부는 DME 실증화의 일환으로 DME 충전시스템과 관련된 핵심기술을 마련하였다. DME 연료를 DME 차량에 안전하게 충전하기 위해 필요한 DME 충전장치의 개발 및 이를 사용하는 충전소의 설치 기준을 마련하는 것이 본 핵심기술 개발의 목표이다. 이와 관련하여 80L/min의 일정한 유량으로 급속연료충전이 가능한 DME 압입충전장치와 충전완료 시 발생할 수 있는 수격현상의 억제를 통해 안전성확보를 위한 DME 전용 안전장치가 개발되었다.

또한 DME의 안전한 충전을 위한 차종에 따른 DME 충전방식의 기준, 충전 중 발생할 수 있는 안전사고를 예방하기 위한 안전거리 확보 기준, 그리고 화기 이격 거리, 고압가스시설에서 대지경계선까지의 거리, 충전장치에서 도로경계까지의 거리 등 DME 충전소의 설치를 위한 안전한 주변 환경 및 조건의 기준이 수립되었다.

이와 함께 현재 산업경제성의 적극적인 후원으로 ISO내의 DME연료표준에 대해서 적극적으로 활동하고 있다. 생산연료의 표준에 대해서는 ISO/TC28 산하의 SC4의 WG13에서는 연료의 표준화, WG14에서는 DME연료의 측정에 대한 표준화를 진행하고 있으며, SC5 산하의 WG에서는 충전시설에 대한 유량계의 표준화를 진행하고 있다. 이는 향후에 국내외적으로 수송 및 배급에 대한 ISO기준을 선점함으로써 일본의 기술력을 높이려는 의도가 매우 높게 차지하고 있음을 할수 있다.

   
▲ 이치마사의 DME보일러

향후 차량용 연료의 표준화 활동에서도 적극적이여서 이미 IEA-AMF에서 DME 차량용 연료의 실험데이터를 수집하고자 일본의 AIST, 한국의 KOGAS, 한국에너지기술연구원, 자동차부품연구원, 울산대학교, 스웨덴의 Volvo, 중국의 상해교통대가 참여하고 있다.

앞으로 ISO활동에서 우리나라의 적극적인 참여가 기대된다.