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바이오 에탄올 증명 필요성

에탄올은 석유 화학의 주요 성분인 에틸렌의 가수분해(hydrolysis)로 쉽게 만들 수 있으며, 매년 약 2백만 톤의 석유계 에탄올이 만들어지고 있다. 남 아프리카와 사우디 아라비아의 기업이 주요 공급업자이며, 미국, 유럽, 일본에도 대형 생산 시설이 있다. 석유계 에탄올 (합성 에탄올)은 공업용 용매로 많이 사용되며, 다른 용도로도 많이 쓰인다.

에탄올의 기원을 확인하는 목적은 다음과 같다.

  1. 바이오 에탄올 생산자와 투자자의 권리 보호.
  2. 수입산 에탄올에 대한 바이오 에탄올인지 여부 확인 수단
  3. 세금 혜택을 받기 위한 목적으로 바이오 에탄올이라 속이는 사기 확인 여부.
  4. 바이오 에탄올의 세금 혜택, 유통, 소비 등과 관련한 통계의 필요성에 따른 단일 참고 자료 (ASTM D6866 실험을 통해) 제공.

바이오 에탄올 혹은 재생 에탄올을 위한 새로운 세금 혜택이 주어지는 법 (Energy Policy Act of 2005, H.R. 6)이 만들어질 계획에 있다. 단 이법은 석유계 에탄올에 대해서는 적용 되지 않을 것이며, 이 세금 혜택을 주기 위해서는 에탄올이 재생 원료에서 왔다는 인증이 필요하게 될 것이다. 과학적 실험 방법으로 인정 받는 방법이 ASTM D6866이다. 이 실험 방법은 정확하며, 수량화가 가능하여 석유와 같은 화석 연료로 만든 에탄올과 바이오 매스로 만든 에탄올을 정확하게 구별할 수 있다.

ASTM D6866 실험: 바이오 에탄올 인증 방법

ASTM D6866 실험은 바이오 에탄올 생산에 투자한 투자자나 생산업자의 이익을 보호해준다. 이 실험 방법은 바이오 매스 상품의 인증을 위해 미국 농무성에서 지속적으로 사용하고 있는 실험 방법으로 바이오 에탄올을 규명하고 수량화하는데 있어서 직접적으로 적용되는 실험 방법이기도 하다.

바이오 에탄올 사용에 대한 세금 혜택이 주어지면서 바이오 에탄올 대신 합성 에탄올을 쓰려는 부도덕한 업자들의 유혹이 많아졌다. 대부분의 유혹은 바이오 에탄올과 합성 에탄올을 섞어 검사에 걸리지 않게 되기를 바라는 것이다. 하지만 ASTM D6866 실험 방법은 정확하게 바이오 에탄올과 합성 에탄올의 함량을 측정하여 수량으로 보여준다.

따라서 ASTM D6866 실험은 이런 부정적인 방법이 발을 붙이지 못하도록 하여 바이오 에탄올 산업을 보호해줄 것이며, 즉 ASTM D6866 인증서을 세금 혜택을 받기 위해 제출해야 하는 기본 서류로 해야 할 필요성이 대두되고 있다.

ASTM D6866 실험 방법은 방사성탄소 연대측정 기법을 응용한 것이다. 바이오매스는 방사성탄소를 가지고 있는 반면에 화석 물질은 전혀 가지고 있지 않다. 에탄올 시료에 남아있는 방사성탄소의 농도를 측정하면 이 에탄올이 재생 물질로 만들어진 것인지 화석 연료로 만들어 진 것인지 알 수 있다. 마찬가지로 바이오 에탄올과 합성 에탄올이 섞인 혼합물에서도 측정이 가능하다.

바이오 에탄올과 합성 에탄올이 섞인 혼합물의 경우, ASTM D6866 실험으로 바이오 에탄올의 함량을 %로 수량화 할 수 있어서 세금 혜택을 계산하는데 도움이 된다. 마찬가지로 다양한 농도의 바이오 에탄올이 섞인 대량의 가솔린인 경우에도 적용할 수 있는 실험 방법이다. 단 조심해야 할 것은 가솔린이 잘 섞여 있어야 대용량의 가솔린 탱크에서 아주 소량의 샘플을 채취해서 실험을 해 그 대표성을 인정받을 수 있다. 이런 문제는 다량의 물질을 실험할 때 항상 고려해야 하는 중요한 문제이기도 하다.

ASTM D6866 실험 방법은 에탄올 시료의 방사성탄소 농도를 측정할 뿐만 아니라 추가적으로 또다른 안정 동위원소인 탄소 13도 측정한다. 탄소 13의 측정 역시 방사성탄소 연대측정의 한 부분이며, 이 측정값은 방사성탄소 측정값을 보정하는데 꼭 필요하다. 에탄올 생산에 쓰인 바이오 스 물질의 원료를 증명할 수 있는 중요한 수단이 되기도 한다. 하지만 탄소 13 단독으로 혼합 물질에서 바이오 매스 물질과 화석 물질을 정확하게 측정할 수는 없다.

예를 들어 비록 석유와 옥수수의 탄소 13 농도는 서로 다르지만, 다른 바이오 매스 물질의 탄소 13 농도는 다양해서 석유의 탄소 13 농도와 구별이 안 될 수도 있다. 바이오 에탄올 생산에 적합한 일부 물질들 – 예로 사탕무, 감자, 포도 그 외 일부 과일들은 석유의 탄소 13 농도가 같은 값을 가지며, 일반적으로 구별이 불가능하다. 이런 이유로 인해 바이오 에탄올에 10%나 20%의 합성 에탄올이 섞인 경우, 탄소 13 분석만으로는 애매한 결과를 만들어 내는 반면에 방사성탄소 연대측정 분석 기법은 정확하게 구별할 수가 있다.

방사성탄소 연대측정의 과정에 대하여 더 알고 싶으면 다음을 참조하시기 바란다. ASTM D6866.