일본목재신문 제964호
※ 일본의 목질펠릿 동향 -대량 수입시대 도래- (2018. 8. 6, 목재건재 Weekly No.2169)
일본의 2017년 수입 목질펠릿 입하량은 약 51만톤(전년대비 46% 증가)으로 약 1.5배 증가했으나 생산량(2016년)은 약 12만톤(전년대비 0.5% 증가)으로 약간 증가에 머물렀다. 수입제품은 증가기조에 있으나 2017년 생산량은 전년과 비슷한 수준이 예상됨에 따라 수입제품의 점유율이 확대될 것으로 보인다.
목질펠릿은 수입량이 매년 크게 증가하고 있으나 국산의 증가 속도는 완만하다. 금년에는 토노코산(遠野興産), 후쿠시마현 이와키시)이 최신 공장(연간 생산능력 3만톤)을 가동하거나 스미토모임업이 전력회사와 함께 펠릿공장의 건설을 검토하거나 하는 움직임이 있어 앞으로 펠릿생산량은 증가할 전망이다. 하지만, 국산보다 수입의 증가량이 매우 크며 특히 연료용 수요가 급속히 확대되고 있기 때문에 수입량은 앞으로 한층 더 증가할 것으로 보인다.
펠릿용도는 발전소에서 태우는 연료용, 비닐하우스 등의 냉·난방에 사용되는 농업용, 주택이나 공공시설 등의 실내난방에 사용되는 펠릿 스토브용, 축사 깔개용 등이 있으나 대부분 연료용이 차지하고 있다.
수입의 용도별 통계는 존재하지 않지만 국산과 마찬가지로 대부분이 연료용이라고 볼 수 있다.
연료용은 신설 바이오매스 발전소나 기설·신설의 화력발전소에서 소비되고 있지만 특히 석탄화력발전소의 혼소수요로 수입량이 늘어나고 있다. 또한, 연안부를 중심으로 5만kW 이상의 바이오매스발전소가 앞으로 가동될 것이기 때문에 연료용의 수급은 증가가 계속될 전망이다.
<전소와 혼소로 해외 연료 모색>
자원에너지청이 집계한 2017년 9월말의 FIT인정량(일반목재만)은 약 1,168만kW였으며 이 가운데 가동을 시작한 것은 4%인 약 48만kW로 아직 한정적이다. 일반목재에 대한 감액조치로 인해 일시적으로 신청이 증가하여 우선 인정은 취득했지만 정식 사업화는 검토 중이라는 곳이 많다.
상사 중에는 인정 분으로 사업화 하는 곳이 10% 정도로 보고 있으나 업계단체의 바이오매스발전사업자협회(BPA)도 실제 가동은 20~30% 정도로 예측하고 있다. 그 이유는 연료조달(환율 리스크나 장기·대량의 준비), 자금조달(대형은 수백억엔 규모), 건설·설비제조업체의 생산·공급능력의 3가지가 우려되기 때문이다.
다만, 실제 가동이 단체시산인 20~30%라고 해도 234만~350만kW가 가동될 가능성이 있어 2017년 9월말의 가동분에 비하면 5배 이상 높다. 만일, 가동하는 발전소의 인정량을 350만kW로 볼 때 5만kW로 연간 25만톤의 수입연료(목질펠릿과 PKS)를 소비하기 때문에 가까운 장래에 연간 1,750만톤의 수요 규모까지 시장이 확대될 가능성도 있다.
물론, FIT의 일반목재 구분에는 수입연료 이외에 제재 등 단재에 의한 발전도 포함된 것 외에 수입연료 중에는 목질펠릿 외에 PKS의 입하도 있어 국내외산 목재 칩을 충분히 활용하고 있다.
수입 목질펠릿에 관해서는 앞으로 정부의 규제 유무 등으로 미래를 예측하기 어려운 점이 있지만 2020년까지는 서서히 증가하고 2021년부터는 급속히 증가하는 확대기를 맞이하게 되며 2024~2025년 이후에는 FIT입찰제가 어떻게 영향을 미칠지에 달려 있지만 높은 수준의 입하가 매년 유지되는 안정기에 접어들 것으로 보인다.
다만, 앞에 제시된 에너지청 인정량에는 아직 FIT로의 이행 인정분이 카운트되지 않았으며 RPS와 FIT 시행 전에 가동된 화력발전소 등에서 바이오매스 연료를 혼소하여 FIT로 이행한 시설을 포함하면 소비된 연료도 증가하게 된다.
<목질펠릿의 장점>
대형 전력회사는 목질바이오매스에 대하여 지구온난화대책을 비롯한 환경보전에 대한 대처로 중요한 재생가능에너지자원이라고 위치 부여하고 있다. 원자력발전 재가동에 대한 역풍이 강해지고 있는 가운데 국내 전력수요를 충족시키려면 재생가능에너지의 보급촉진과 화력발전소나 LNG발전소 등의 역할이 커지게 된다.
다만, 화석연료를 단순히 태우는 것 만으로는 국제적으로도 국내적으로도 합의가 어려워 CO2 배출억제를 위해 목질연료에 주목하고 있다.
하지만, 현재는 바이오매스 연료의 혼소가 각 전력회사의 자주적인 대응에 머물고 있어 앞으로 정부가 강제적으로 화력발전소 등에서의 혼소를 의무화하게 되면 일본이 도대체 어느 정도 목질 펠릿이나 칩을 해외로부터 조달할지 짐작할 수 없다.
어쨌든 현상으로는 목질계 재생에너지자원의 활용은 미분탄(微粉炭)보일러를 보유한 석탄화력발전소에서 혼소(混燒)하든지, 바이오매스 연료를 중심으로 혹은 전소(全燒)하는 발전소에서 수요가 증가하고 있다.
수입연료는 목질펠릿 이외에도 목재 칩이나 PKS(야자껍질), 바가스, EFB(Empty Fruit Bunches=팜껍질) 등 다양하지만 일본이 이용실적을 늘리고 있는 것은 칩, 펠릿, PKS이다.
작년의 수입 칩은 약 1,354만톤이 입하되었지만 대부분이 제지용이며 기타에 목질 보드용과 연료용이 포함된다. 다만, 칩의 용도별 수입량은 명확하지 않으며 이용처인 Summit 한다(半田) Power(아이치현 한다시)와 츠루가(敦賀) Green Power(후쿠이현 츠루가시)의 가동을 고려하면 2017년에 27만5,000톤 정도로 추측된다.
한편, 2017년의 PKS 입하량은 약 114만톤으로 수입 목질펠릿의 약 2배인 수량과 입하량이 선행했다. 다만, 목질펠릿에 비해 단기 및 일시적인 거래가 주류로 목질펠릿과 같이 10년 이상의 장기계약이 어려운 연료이다. PKS는 단가와 단위 발열량에 있어서 우수하지만 목질펠릿의 장점은 이러한 장기계약이 가능한 것과 지속가능한 펠릿생산 및 공급이 가능한 것이다.
북미 제조업체는 미국 남부에 대형공장이 많지만 1개 공장에서 연간 생산량 최대 70만톤 규모로 현격한 차이로 거대하다. 이러한 생산능력은 주변지역으로부터 집재된 목재 벌채량에 의한 것이며 게다가 벌채량이 목재 생장량을 상회하지 않는 지속적인 원료공급으로 사업 영속성을 담보하고 있다.
자금조달면에 대해서는 일본에서 가동완료 혹은 현재 계획 중인 바이오매스발전소가 출력 5만kW이상의 대형이라면 사업 투자금액이 늘어나게 된다. 현재, 7만5,000kW급의 총사업비는 500억엔 정도 되지만 대형화될수록 주간(主幹)사업회사, 연료조달회사, 설계·시공·보수 관리회사 그리고 자금출자회사로 역할이 나뉘어지는 경우가 대부분이며 자금은 은행 등의 주간사를 결정하여 자금조달 방법을 조성하는 것이 일반적이다.
목질펠릿의 장기계약은 이러한 자금출자처를 납득시키는데 유효하며 역으로 말하면 PKS 등과 같이 장래적으로 연료대가 변동되기 쉬우면 계획단계에서 좌절되는 경우도 적지 않다.
※ 펠릿 수요, 대규모 석탄화력의 혼소시설
구체적인 화력발전소의 혼소 수요로는 이미 쥬부(中部)전력 헤키난(碧南)화력발전소(총출력 410만kW)에서 캐나다산 목질펠릿을 연간 2만7,500톤 소비하는 것 외에 쥬부(中部)전력 다케토요(武豊)화력발전소가 2022년 이후에 연간 약 50만톤의 목질펠릿을 혼소할 예정이다.
도쿄전력 Fuel & Power 히타치나카(常陸那珂)화력발전소(동 200만kW)에서도 1호기(동 100만kW)와 2호기(동)에서 작년부터 목질펠릿을 혼소하고 있으며 서서히 혼소율을 높이고 있어 2개 기(基)에서 연간 12만톤 정도 소비할 전망이다.
오키나와(沖縄)전력도 구시카와(具志川)화력발전소(동 31만2,000kW)에서 목질펠릿을 연간 2만톤 혼소 하는 것 외에 오사카(大阪)가스그룹의 Gas and Power 나카야마(中山)나고야발전소도 혼소하고 특히 제2발전소는 혼소율 30%까지 높이는 대응도 있다.
최근에는 일본제지이시마키(石卷)에너지센터(출력 14만9,000kW)가 3월부터 바이오매스혼소발전 시설을 가동했다. Orix그룹 전액출자의 소우마(相馬)에너지파크합동회사도 소우마석탄·바이오매스발전소(출력 11만2,000kW)에서 3월부터 상업운전을 개시했다. 바이오매스혼소율이 칼로리 베이스로 최대 약 30%가 되어 최신식 석탄혼소시설에서는 30%까지 높이는 움직임이 현저하다. 소우마의 목질연료는 북미산 목질펠릿으로 연간 소비량이 14만~15만톤 정도로 보인다.
<바이오매스발전소 계속 신설>
한편, 앞으로 가동될 바이오매스 연료가 중심이든지 혹은 전소의 주요 대형시설로는 Renoba와 스미토모(住友)임업 등이 참여하는 칸다(苅田)바이오매스에너지가 후쿠오카현(福岡県) 칸다마치(苅田町)에서 출력 약 7만5,000kW의 대형 목질바이오매스발전소를 건설한다고 발표했다. 금년 11월에 착공하여 2021년 6월에 상업운전을 개시할 예정이다.
연료는 북미산 펠릿과 인도네시아산 PKS, 규슈(九州)북부의 간벌재나 임지 미이용목재 등 연간 합계 36만톤 정도를 소비한다.
Renoba는 칸다(苅田)를 모델사업으로 도쿠시마(德島)와 시즈오카현(靜岡県) 오마에자키(御前崎)에서 7만5,000kW(운전개시는 2022년경으로 예정), 미야기현(宮城県) 이시노마키시(石卷市)와 센다이시(仙台市)에서 모두 7만5,000kW(동 2023년경)를 신규로 계획하고 있어 전량은 아닐지 모르지만 상당량의 목질펠릿 소비가 예정되어 있다.
칸사이(関西)전력도 칸다마치(苅田町)에서 수입 목질펠릿을 중심으로 한 칸다발전소(출력 약 7만5,000kW)를 건설하여 2021년 10월의 상업운전을 목표로 하고 있다.
또한, 오오바야시(大林) Clean에너지는 오오바야시(大林)카미스(神栖)바이오매스발전을 설립하여 이바라키현(茨城県) 카미스시(神栖市)에서 발전출력 5만1,500kW의 발전사업을 개시한다. 연료는 수입만으로 목질펠릿이 중심이며 일부 PKS를 소비한다. 2019년 봄에 건설공사에 착공하여 2021년 하절기에 상업운전을 예정하고 있다.
덧붙여 대량 소비형의 대형 발전소 만이 아니라 양질의 목질펠릿을 활용하는 움직임도 있다. 물론 대형시설과 같은 소비량은 아니지만 FIT의 소규모 구분(kWh당 40엔)의 설정이 실마리가 되어 전국 각지에서 소규모 바이오매스CHP(열병합발전)시설을 가동하거나 신설계획이 있다. 목질펠릿의 소비량은 사용 기종에 따라 다르지만 2,000kW 정도로 연간 2만톤 미만이다.
<목질연료, 화석연료의 대체로 좋은지?>
이러한 대형 발전소에서 소비되는 연료이지만 목질연료를 해외로부터 단순히 수입하여 연소해서 전력을 생산하는 사업이 금세기의 비즈니스로 스마트한 것인가 하는 의문이 생긴다. 구마자키 미노루(熊崎実) 츠쿠바대학 명예교수는 지난번 집필한 친서「나무의 르네상스」(출판=에너지 포럼)에서 “일본의 FIT는 플랜트 규모로 상한을 설정하지 않을 뿐만 아니라 수입 바이오매스도 보조대상으로 했다”라고 지적하고 있다.
FIT는 지역의 에너지 자립과 저급재 활용에 유용하며 본래는 임업 복권(復權)으로 연결될 수 있는 제도이기도 하다. 지금까지 일본은 석탄이나 석유 등의 화석연료를 수입·소비해 왔으나 수입 바이오매스의 급증이 다소 화석연료로 대체될 수 있지만 여전히 국부(國富)의 유출이다. 이대로는 전근대적인 사업모델이라고 해도 어쩔 수 없는 면이 있다. 수입 목질펠릿의 취급으로 수급 양자가 수익을 얻는 것은 좋은 일이지만 급속히 확대되는 시장에 기뻐하기만 할 것이 아니라 약간의 수익금을 출자하여 기금을 마련해서 임도정비나 인재육성 등에 노력하면 좋을 것이다.
<도도부현별 오카야마현(岡山県) 선두, 후쿠시마현(福島県)도 증가>
한편, 국산 목질펠릿의 2016년 생산량은 약 12만톤으로 적었지만 이는 대형공장이 적은 것과 원료인 톱밥과 제재부산물이 풍족하지 않은 것(KD비율이 34%로 낮음)이 영향을 미쳤다. 또한, FIT는 원료 유래별로 가격차이가 설정됨으로써 미이용재 원목을 목질펠릿으로 하지 않는 한 kWh당 32엔(소규모는 40엔)을 겨냥하지 않는 것도 국산 펠릿의 장점을 찾아내기 어렵게 하고 있다.
게다가 도도부현별 생산량을 보면 선두가 오카야마(岡山), 그 다음이 오키나와, 미야자키(宮崎)로 이어지고 있다. 오카야마현은 2만4,000톤 정도를 생산하고 있으며 공장 수는 3개이다. 메이켄(銘建)공업, 인노쇼우 Forestry, 야마이치(山一)공업으로 현내 생산량의 93%가 연료용이다. 원료는 거의 전량이 집성재·제재 등의 잔재이다.
오키나와현의 생산량은 2만톤 이상이다. 용도는 전량이 연료용이며 원료는 100% 건설발생목재를 활용하고 있다. 펠릿은 2007년 9월에 설립된 바이오매스재자원화센터(오키나와현 우르마시)에서 전량 생산하고 있다.
현내 건축물은 주택과 비주택 모두 기후와 풍토의 영향으로 콘크리트 구조가 많아 콘크리트 거푸집 합판을 많이 이용하지만 그 폐기 거푸집을 자원화하기 위해 목질펠릿을 생산하고 있다. 주요 판매처는 오키나와전력으로 화력발전소의 혼소수요를 충족시키게 되었다. 현(県) 내에서 발생하는 대량 폐기 거푸집은 펠릿화 하기까지는 용도가 거의 없었다. 현재는 화력발전용이 있지만 그 외에는 본토에 공장을 보유하고 있는 파티클보드 공장용으로 공급되고 있다.
미야자키현은 1만6,000톤 정도로 연료용이 94%를 차지한다. 4개 공장에서 생산하고 있으며 대규모는 덴겐카이하츠(電源開發, 동경도)과 미야자키현산림조합연합회가 출자한 미야자키우드펠릿(미야자키현 고바야시시)이 있다. 2011년 3월부터 가동하여 생산능력이 연간 2만5,000톤이기 때문에 아직 생산여력이 있다.
후쿠시마현(福島県)은 약 1,400톤으로 적지만 토노코산(遠野興産)이 岩石공장 내에 최신 펠릿공장을 건설하여 가동을 개시했다. 연간 생산능력은 3만톤이지만 당면은 2만톤을 생산할 방침이며 주요 판매처는 바이오매스혼소발전시설과 소규모 바이오매스발전용 등이다.
<Torrefaction(반탄화)에는 온도차>
펠릿의 부가가치화로 각 사가 연구개발 하고 있는 것이 Torrefaction(반탄화)이라는 탄화(炭化)기술이다.
Torrefaction은 단적으로 말하면 커피 원두를 볶는 것과 같은 것으로 탄화로(炭化炉)에서 300도 전후의 온도로 열처리한다. 온도관리로 탄화 정도에 차이가 발생하게 하거나 가압(加壓) 후에 급속히 압력을 빼내어 표면에 리그닌을 부착시키는 수증기 폭발 등도 있다. Torrefaction의 장점은 발열량이 높아져 내수성이 생기는 것이다. Torrefaction 펠릿의 단위 발열량은 칩의 3배 정도이며 펠릿의 1.2~1.3배에 달한다.
다만, Torrefaction의 대응에 대해서는 가능성을 추구해 나가고 있는 곳이 있다면, 주시는 하지만 일정한 거리를 두고 있는 곳도 있어 전반적으로는 아직 관망하고 있는 상태이다.
이유는 주로 2가지이다. 우선은 세계 최대 Torrefaction제조업체의 생산능력이 연간 5만톤 정도로 양이 적은 것이다. 일본의 수입 펠릿량이 급격히 증가되고 있는 가운데 연간 생산 5만톤을 조달해도 급격히 확대되고 있는 시장에서는 그다지 양적 영향이 없어 장점을 살리지 못하는 것이다. 게다가 현재 Torrefaction 펠릿의 가격이 US$300/톤(CIF, 베트남산) 정도로 통상 펠릿가격(US$185)의 l.6배로 가격이 높은 수준이다. 창고가 필요하지 않으며 분쇄성이 양호해도 가격이 높은 편이다.
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