[산림백서] 자원 위기 시대, 나프타를 넘어 ‘K우드’로

최근 중동 전쟁의 여파로 원유와 나프타 가격이 요동치며 우리 경제의 불확실성이 커지고 있다. 정부는 비상 대응 체계를 가동하고 원료 확보와 유가 안정에 총력을 기울이고 있다. 하지만 특정 지역에서 공급되는 화석 자원에 의존하는 우리의 산업 구조는 국제 정세 변화로 인한 위기를 맞을 때마다 한계를 드러낼 수밖에 없다.

위기 속에서 대안으로 제시할 수 있는 자원이 나무, ‘K우드’로 대표되는 목질계 바이오매스다. 산림 녹화에 성공한, 국내 전역에서 자라고 있는 재생 가능한 자원인 목재와 농업 부산물인 볏짚 등 목질계 바이오매스는 석유를 대신할 자원으로 활용될 수 있다.

목재를 구성하는 셀룰로오스·헤미셀룰로오스·리그닌은 석유화학 원료와 같은 역할을 수행할 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스는 에탄올을 거쳐 에틸렌으로 전환할 수 있다. 각각의 전환 기술은 상용화 단계다. 리그닌은 플라스틱이나 접착제의 주원료인 방향족 화학물질로 활용할 수 있다. 이처럼 목재를 구성하는 성분은 석유화학 원료를 대체할 수 있는 자체적인 화학 구조를 지닌다.

나아가 목질계 자원이 공급되는 양에 따라 규모별로 한 번에 처리해 여러 화학 제품을 동시에 생산하는 ‘통합 바이오 리파이너리(Bio-refinery)’ 기술이 개발되고 있다. 국내에서 수확한 목질계 자원에 적용해 화학 제품이 생산되면, 기존의 수입 원유의 장거리 수송을 기반으로 한 석유화학 제품 생산의 비효율성을 극복할 수 있다.

수확된 국산 원목은 우선 제품 내에 탄소를 장기간 저장할 수 있는 목제품으로 제조된다. 해당 목제품의 생산과 폐기 과정에서 발생하는 톱밥 등의 부산물이 화학 제품으로 전환될 바이오 리파이너리 대상 원료가 된다. 목질계 자원은 ‘목질 전체 선순환 이용’을 통해 지속 가능한 산업 재료로의 활용이 가능하다.

이런 접근은 산림 관리 측면과 자원 안보 측면에서도 필요하다. 산림 내 임목은 지속적인 경영과 관리가 요구되나 경제성 부족으로 산림 내 방치되는 목질 자원이 적지 않다. 방치된 자원이 수집·이용·순환되면 산림의 건강성을 유지함과 동시에 새로운 산업적 가치를 창출할 수 있다. 목질계 바이오매스 기반의 접착제, 수지, 코팅 소재 등은 각종 건축용 공학 목재와 산업용품 및 생필품 제조에 사용돼 석유화학 소재뿐만 아니라 철강을 비롯한 각종 산업 기반 소재를 대체하게 된다. 해외 화석 자원 의존도를 낮추고 국내 자립형 원료 공급 체계를 구축할 수 있다는 점에서 자원 안보 측면에서도 의미가 있다.

이런 기술이 곧바로 석유화학을 대체할 수 있는 것은 아니다. 생산 비용과 효율 측면에서 개선이 필요하다. 특히 바이오매스는 구성 성분이 다양하고 반응 과정에서 변수도 많아 기존의 실험 중심 접근으로는 상용화까지 일정 시간이 소요될 수밖에 없다. 이 지점에서 인공지능(AI)의 역할이 중요하다. 최근 머신러닝을 활용해 공정 조건을 최적화하고 반응 효율을 높이는 연구가 진행되고 있다. AI는 방대한 실험 횟수를 획기적으로 줄여 기술 개발 속도를 올리는 핵심 도구가 될 것이다.

목질계 자원의 탄소 전환 공정은 석유화학 공정을 단번에 대체하는 해법이 아닌 산업 기반 자원을 다원화하고 화석 자원 공급 리스크를 낮추기 위한 현실적이면서도 친환경적인 대안이다. 우리나라 전역에서 자라고 있는 나무를 중심으로 한 목질계 자원의 순환형 산업 구조 구축을 고민해야 할 시점이다.

여환명 한국목재공학회장

여환명 한국목재공학회장