[표지] 1
목차 3
제1장 추진 배경 및 목적 9
제1절 연구의 필요성 및 국내외 동향 9
I. 연구의 필요성 9
II. 국내외 동향 9
제2절 국내 제도적 동향 11
I. 탄소중립 도시의 지정 등(탄소중립기본법 제29조) 11
II. 탄소흡수원 등의 확충(탄소중립기본법 제33조) 11
III. 탄소 포집·이용·저장기술(CCUS)의 육성(탄소중립기본법 제34조) 11
IV. 기후위기의 감시·예측 등(탄소중립기본법 제37조) 11
제2장 추진 현황 12
제1절 기후변화와 그 영향 12
I. 기후위기 시대의 도래 12
제2절 탄소중립에 대한 국내외적 추진 현황 14
I. 탄소중립 2050에 대한 국제적 동향 14
II. 탄소중립 2050을 위한 한국의 탄소중립기본법 주요 내용 16
참고문헌 24
제3절 탄소중립기술 분류 25
I. 탄소중립기술 총괄표 25
제4절 탄소중립 기술 동향 26
I. 기술개발 계획의 수립 26
II. 탄소중립 중점기술 발굴 로드맵 수립 26
제3장 추진 전략 및 목표 27
제1절 추진 목표 27
I. 추진 목표 27
II. 사업 추진계획 27
제2절 추진 체계 29
I. 추진 방식 29
II. 추진 현황 30
제4장 생물자원 이용 탄소중립 기술 동향 32
제1절 건축물 부문 온실가스 감축 기술 / 박기범 32
I. 온실가스 감축 목표 32
II. 건물부문 탄소중립 시나리오 34
III. 생물자원을 활용한 건축물 온실가스 감축 기술 제안 36
제2절 미생물을 이용한 바이오 플라스틱 활용 기술 / 명재욱 ; 안정호 37
I. 기술 개요 및 특성 37
II. 기술 현황 및 전망 44
III. 시장 현황 및 전망 55
IV. 맺음말 63
제3절 미생물을 이용한 합성가스 활용 기술 / 엄영순 64
I. 기술 개요 및 특성 64
II. 기술 현황 및 전망 66
III. 시장 현황 및 전망 73
IV. 맺음말 75
제4절 생물학적 N₂O 저감 기술 / 송민준 77
I. 서론 77
II. 생물학적 아산화질소 생성 경로 78
III. 생물학적 아산화질소 저감법 81
IV. 맺음말 83
참고문헌 84
제5절 메탄산화균의 메탄 산화 반응을 이용한 엑토인 생산 기술 / 송민준 86
I. 개요 86
II. 메탄 산화를 통한 부가가치 물질 기술 현황 88
III. 종속영양미생물을 이용한 생물학적 엑토인 생산 기술 90
IV. 메탄산화균을 이용한 엑토인 생산 기술 94
V. 맺음말 96
참고문헌 97
제6절 미생물 기반 온실가스 활용 기술 / 조병관 99
I. 기술 개요 및 특성 99
II. 기술 현황 및 전망 105
III. 시장 현황 및 전망 109
IV. 맺음말 110
제7절 생물학적 CH₄ 저감기술 / 조경숙 112
I. 기술 개요 및 특성 112
II. 기술 현황 및 전망 119
III. 시장 현황 및 전망 127
IV. 맺음말 128
참고문헌 130
제8절 바이오에너지 활용 기술 / 이상민 135
I. 조사의 내용 및 범위 135
II. 바이오매스 자원 136
III. 저급 폐가스 자원 146
IV. 기술 제안 150
참고문헌 153
제9절 폐자원 이용 생물학적 수소생산 기술 / 이상민 154
I. 추진 배경 및 필요성 154
II. 기술 현황 및 전망 156
III. 시장 현황 및 전망 161
IV. 기술 제안 169
제10절 탄소 흡수원 관련 기술 / 주용성 172
I. 개술 개요 및 특성 172
II. 기술 현황 및 전망 173
III. 시장 현황 및 전망 176
IV. 맺음말 178
참고문헌 180
제11절 습지 생태계에서의 탄소 흡수 관련 기술 / 강호정 182
I. 배경 182
II. 습지를 이용한 탄소흡수 및 안정화 기술 182
III. 바이오매스를 이용한 바이오에너지 생산 185
제12절 자연 기반 해법 관련 기술 / 오충현 188
I. 기술 개요 및 특성 188
II. 기술 현황 및 전망 189
III. 시장 현황 및 전망 195
IV. 맺음말 196
제5장 향후 계획 197
제1절 추진 개요 197
I. 추진 배경 197
II. 추진 동향 197
제2절 현황 및 문제점 200
제3절 비전과 목표 203
I. 비전 203
II. 발전목표 203
III. 전략 체계도 203
제4절 추진 계획 205
I. 생물자원을 이용한 탄소흡수·포집 연구 205
II. 생물자원을 이용한 메탄 저감 연구 207
III. 생물학적 탄소 포집 활용 연구 209
IV. 온실가스를 이용하는 생물자원 플랫폼 구축 연구 212
판권기 215
[뒷표지] 216
표 1. 주요국 탄소중립 정책 현황 10
표 2. 국내의 각 분야별 기후변화에 따른 주요 영향 13
표 3. 탄소중립 기술 총괄표 25
표 4. 부문별 탄소배출량('18) 25
표 5. 주요 탄소중립 기술의 수준 26
표 6. 생물자원 이용 탄소중립 기술 개발 매트릭스(예시) 28
표 7. 참여 연구자 목록 29
표 8. 전문가 자문회의 주요 의견 30
표 9. PHA 합성에 이용되는 탄소원과 미생물 종류 48
표 10. Lactic acid 생산에 이용되는 다양한 바이오매스 원료와 미생물 종류 51
표 11. 바이오플라스틱 시장의 원동력 56
표 12. 국내 바이오플라스틱 주요 생산 기업 61
표 13. 해외 바이오플라스틱 주요 생산 기업 62
표 14. 해외 합성가스 생물학적 전환 기술 동향 68
표 15. 합성가스 발효를 이용한 화합물 생산 기업들 69
표 16. 국내 합성가스 생물학적 전환 기술 동향 71
표 17. 섹터별 N₂O 배출량 78
표 18. 질소 이화 경로에 사용되는 효소 명칭 80
표 19. 호기성 MOB의 특성 구분 88
표 20. 호기성 MOB의 CH₄ 산화를 통한 유용 물질 생성 89
표 21. 다양한 미생물을 이용한 엑토인/히드록실엑토인 생성 94
표 22. 해외 주요국가의 탄소 활용 바이오 기술 개발 관련 지원 107
표 23. 호기성 메탄산화세균의 종류 및 특성(aRuMP, Ribulose monophosphate)[이미지참조] 115
표 24. 바이오커버, 바이오필터, 바이오윈도우 및 바이오타프 기술의 장단점 및 활용 조건 118
표 25. 메탄산화세균의 대량배양기술 비교 120
표 26. 해외 메탄 저감용 바이오커버 기술 개발 동향 121
표 27. 해외 메탄 저감용 바이오필터, 바이오윈도우 및 바이오타프 기술 개발 동향 122
표 28. 국내 메탄 저감용 바이오커버, 바이오필터, 바이오윈도우 및 바이오타프 기술 개발 동향 123
표 29. 생물학적 메탄 저감 기술 성능에 영향을 미치는 주요인자의 영향 및 최적 조건 125
표 30. 임산 바이오매스 잠재량 138
표 31. 농산 바이오매스 전환계수 및 발생량 139
표 32. 농산 바이오매스 종별 잠재량 140
표 33. 축종별 축산 바이오매스 발생량 141
표 34. 축산 바이오매스 종별 잠재량 142
표 35. 도시폐기 바이오매스 종별 발생량 143
표 36. 도시폐기 바이오매스 종별 잠재량 144
표 37. 바이오매스 종별 발생량 145
표 38. 바이오매스 잠재량 145
표 39. 미활용 바이오매스 총량 146
표 40. 제철부생가스 별 가스 조성, 발생량 및 발열량 146
표 41. 광양 제철소 부생가스 발생 현황 및 조성 147
표 42. 천연가스와 제철부생가스 발열량 및 CO₂ 방출량 비교 148
표 43. 연도별 바이오가스 생산 이용량 149
표 44. 바이오매스 잠재량 전망에 영향을 줄 수 있는 인자 150
표 45. 바이오매스 생산량 전망 151
표 46. 바이오매스 이론적 잠재량 전망 151
표 47. 산림과 에너지작물 바이오매스 이론적 잠재량 증대 전략 152
표 48. 수소생산 기술의 분류 158
표 49. 수소 생산방식에 따른 기술 수준 분석 159
표 50. 부생수소 가격 현황 159
표 51. 대량 수소 생산 시 생산방법별 제조원가 160
표 52. 각국의 수소 제조기술 163
표 53. 해당 제품군 매출액 상위 5개 기업 개요 164
표 54. 국내 수소생산 현황 166
표 55. 중국 Shenyang 지역의 토지 이용 유형별 탄소 격리 총량 174
표 56. 개발도상국의 생태 모니터링․복원 분야 기후기술 수요 현황 177
표 57. 생태계 복원 및 토양 개선 관련 환경신기술 보유 국내 업체 동향 177
표 58. (주)수프로 컨테이너 수목 생산시스템 194
그림 1. 탄소중립기본법의 실행 체계 18
그림 2. 2050 탄소중립 추진전략의 주요 내용 33
그림 3. 2018년 대비 2050년 온실가스 배출량 34
그림 4. 녹색건축 로드맵 35
그림 5. 제로에너지 건축의 정의 및 인증제도 36
그림 6. 세계 플라스틱 연간 생산량 : 1950년부터 2020년 38
그림 7. 화석연료 기반 세계 탄소 배출량 39
그림 8. 800,000년간의 대기 중 CO₂ 농도 변화 39
그림 9. 국내 해양 쓰레기 현황 40
그림 10. 2020년 기준 세계 탄소 배출세 40
그림 11. 목질계 바이오매스로부터의 바이오플라스틱 생산 과정 42
그림 12. 시스템대사공학 기반 화이트 바이오공정 개발 전략 43
그림 13. PLA 화학적/생물학적 합성 경로 44
그림 14. PLA 필름으로 포장된 스타벅스 식품 45
그림 15. 미생물 내 PHA 축적 모습 45
그림 16. PHA 생산 미생물 46
그림 17. 미생물 세포 내 P(3HB) 합성과정 46
그림 18. 시간 순서에 따른 PHA 연구 동향 47
그림 19. Serine cycle을 통한 PHB 합성 경로 49
그림 20. CBB 및 WL cycle을 통한 P(3HB) 합성 경로 49
그림 21. PLA 합성과정 50
그림 22. PBS 생성 반응 51
그림 23. PBAT 생성 반응 51
그림 24. 바이오 플라스틱의 분류 53
그림 25. 순환형 바이오 플라스틱 경제 54
그림 26. PET 분해 미생물과 핵심 효소 55
그림 27. 바이오플라스틱 인증 라벨 56
그림 28. 바이오플라스틱의 종류별 생산 규모(2020) 57
그림 29. 바이오플라스틱의 종류별 생산 규모(2025) 58
그림 30. CJ제일제당의 PHA 제품과 인도네시아에 위치한 PHA 전용 생산시설 59
그림 31. SKC PLA 필름의 생산 공정 59
그림 32. SKC PLA 필름의 분해 60
그림 33. 안코플라스틱에서 개발한 그물용 원료와 생분해서 봉지 60
그림 34. Danimer와 유사 기업의 PHA 생산량 비교 62
그림 35. 미생물을 이용한 합성가스 활용 기술 개요 65
그림 36. Dow, LanzaTech, Northwestern Univ.의 DOE 과제 개요 67
그림 37. 오존 고갈 반응 77
그림 38. AOB, AOA, NOB, CMX의 질소 이화 경로 79
그림 39. NH₃ 산화와 탈질을 통한 N₂O 생성 경로(호기 조건 : 빨간색, 무산소 조건 : 파란색) 80
그림 40. 호기성 메탄 산화 경로 87
그림 41. 호기성 MOB의 탄소 동화 과정 88
그림 42. 엑토인 생합성 경로 92
그림 43. 2030년 온실가스 감축목표 및 산업별 온실가스 배출량 비중 100
그림 44. 바이오리파이너리의 개념도 101
그림 45. C1 가스 바이오리파이너리 개념도 102
그림 46. C1 가스 직접활용 미생물의 C1 고정회로 소개 103
그림 47. 이산화탄소 인공고정회로 104
그림 48. C1 가스 공정과정 105
그림 49. 합성생물학 DBTL 회로 및 인공생명체 JCVI-syn3.0 유전체 108
그림 50. 탄소배출권 거래 가격 변동 추이 110
그림 51. 전지구적 인위적 발생원별 메탄 발생량 113
그림 52. 메탄산화세균을 이용한 메탄 저감 기술 117
그림 53. 지역별 신재생에너지 자원지도 136
그림 54. 국내 총 축적 산림 바이오매스 137
그림 55. 연간 축적 산림 바이오매스 137
그림 56. 산림 바이오매스 잠재량 138
그림 57. 농산 바이오매스 139
그림 58. 시도별 농산 바이오매스 잠재량 141
그림 59. 축산 바이오매스 142
그림 60. 축산 바이오매스 잠재량 143
그림 61. 도시폐기 바이오매스 144
그림 62. 도시폐기 바이오매스 잠재량 144
그림 63. 수소 생산방법 157
그림 64. 세계 수소시장 전망 161
그림 65. 전 세계 수소 생산시장 전망 162
그림 66. 전 세계 수소생산 원료 현황 163
그림 67. 국내 수소 시장규모 164
그림 68. 국내 수소공급 및 공급가격 현황 165
그림 69. 국내 수소차 보급 및 수소충전소 설치현황 165
그림 70. 미생물 촉매 발굴을 위한 시료 채취 169
그림 71. 혐기성 미생물 수소 생산 대사과정 170
그림 72. 전기활성 미생물군을 활용하는 탄소저감형 바이오수소 생산기술 171
그림 73. 전기화학적 활성 가지는 미생물에 의한 유기물의 산화 환원 반응 171
그림 74. 건축 역사에 따른 지하 탄소 풀의 고갈 과정 및 대기 탄소 배출을 완화하기 위한 대체 자재 제안 174
그림 75. 생태계 탄소 흡수 증진을 위한 바이오차(biochar) 기반 토양재료 개발 모식도 175
그림 76. 탄소 흡수 및 고정 증진을 위한 습지생태계 식재모듈 모델 176
그림 77. Zinco사의 뉴욕 하이라인 인공지반 녹화 시공사례 190
그림 78. Zinco사의 네덜란드 암스테르담 옥상 도시농업농장 시공사례 190
그림 79. Zinco사의 독일 뮌헨 태양광발전 융합 인공지반녹화 시공사례 191
그림 80. 주) 한설그린 서울역 서울로 7017 벽면녹화 시공사례 192
그림 81. 주) 한설그린 빗물저장 저관리형 인공지반녹화 모듈 시공사례 (상단 식물 플랜터, 하단 빗물저장 장치) 192
그림 82. 주)한국도시녹화 헌법재판소 옥상녹화 시공사례 193
그림 83. 주)한국도시녹화 세덤녹화 모듈 193