에너지연‘수질오염의 주범’ 녹조류에서 바이오 연료 추출 기술 개발

■저가 비닐 광생물반응기를 이용한 고지질 녹조류 고농도 배양 및 바이오 오일 생산기술 개발

■새로운 자성 금속응집제를 이용한 고효율 녹조류 회수기술 개발

■석탄 발전 배기가스 이용 녹조류 바이오 오일 생산공정 개발

□ 에너지 자원의 불모지인 우리나라는 97%의 에너지원을 수입에 의존하고 있으며, 개발 도상국의 개발정책에 의한 무분별한 에너지 수입 및 기후변화 등 국제 정세에 의해 에너지 수입가격은 연일 상한가를 기록하고 있는 가운데 전 세계적으로 화석연료를 대체할만한 새로운 에너지에 대한 개발 경쟁이 더욱 치열해 지고 있다.

◦ 우리나라도 고유가 및 기후변화협약에 대비하기 위해 에너지 효율 및 신재생에너지 기술에 대한 투자를 확대하고 있으나, 수송용 부문에서 석유 대체가 어렵다는 한계가 있다. 특히, 석유자원에 대한 의존도가 높은 우리나라의 경제 구조 상 석유를 대체할만한 에너지원 개발이 절실하며, 최근에는 석유를 대체할만한 바이오디젤 등 바이오연료 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.

□ 한국에너지기술연구원(황주호 원장)은 연구원내 ‘연소배가스 R&D 실증설비’로부터 배출되는 석탄발전 연소배가스와 저가 광생물반응기를 이용하여 고지질 녹조류를 생산, 생산된 녹조류 바이오매스로부터 오일 추출 및 화학적 전환을 통해 바이오디젤을 생산하는 차세대 기술을 확보하였다.

◦ 오유관 박사 연구팀이 개발한 녹조류 바이오디젤 생산공정은 연간 단위 면적(m2) 당 4L의 바이오디젤을 생산할 수 있는 국내 최고 수준의 바이오디젤 생산 기술로써, 그 동안 단점으로 지적되었던 탈수 과정의 낮은 경제성을 극복하기 위해 저 에너지 소비 녹조류 수확기술을 개발하여 자성 금속입자를 이용, 응집시간 2분 이내 회수율 99% 이상으로 끌어올렸고, 환경오염 방지 및 비용절감을 위해 응집제 회수공정을 개발하는 등 회수된 응집제도 99%의 녹조류 수확활성을 나타냈다.

□ 현재 바이오디젤 추출은 주로 콩, 유채 등의 식용작물의 식물성 기름을 이용해 생산되고 있으며(1세대 바이오연료), 이는 곡물가격 상승을 유발해 아프리카와 같은 빈곤 국가와 저소득층의 식량난을 가중시킨다는 비판을 받아왔었고, 증가추세인 바이오디젤 수요에 맞추어 팜유와 같은 원료 생산을 위해 광범위한 열대우림 등이 개발되고 있으나, 환경 파괴 등으로 지구온난화 현상을 가중시킨다는 지적을 피하기 어려웠었다.

◦ 우리나라의 경우 바이오디젤의 원료인 대두유를 대부분 수입에 의존하고 있기 때문에 석유자원과 유사하게 수급 및 가격이 대외적인 상황 변화에 크게 의존할 가능성 역시 배제하기 어렵다.

□ 이번에 개발된 녹조류 바이오디젤 생산공정의 에너지원인 녹조류는 광합성을 위해 필요한 요소(햇빛, 물, 이산화탄소)만 있다면 황무지, 해안가, 바다 등 어디서든 배양할 수 있어 기존 식용작물과 토지나 공간 측면에서 상호 경쟁하지 않을뿐만 아니라 1세대 바이오연료에서 우려되는 문제점을 불식시킬 수 있다.

◦ 또한, 녹조류는 광합성을 통해 양질의 식물성 오일을 생체 내에 축적하며, 단위 면적당 오일 생산량이 기존 식용작물에 비해 50-100배 이상 높은 것이 특징이며, 대량으로 배양할 수 있고 식용작물과 달리 매일 수확할 수 있는 장점이 있다.

□ 연구책임자인 한국에너지기술연구원 청정연료연구단 오유관 박사는 “전 세계적으로 연구개발 중인 녹조류 바이오연료 분야는 아직 상용화 단계에 접어든 곳이 없는 것을 기회로, 국내에서 바이오 연료 분야에 R&D 인프라를 집중시킨다면 국내시장을 넘어 해외에서도 시장을 선점할 수 있을 것”으로 전망하고, “녹조류는 여름철 수질오염(악취, 생태계 교란 등)의 주범으로 여러 가지 문제를 야기시킬 수도 있으나, 녹조류의 적절한 활용과 철저한 제어가 함께 수반된다면 그 활용가치가 크게 달라질 것으로 보인다.”고 밝혔다.

□ 한편, 한국에너지기술연구원은 녹조류 바이오디젤 기술 개발을 가속화하여 2013년에는 녹조류 에너지화 요소기술을 확보하여 2014년까지 발전소나 배기가스 배출 기업과 실증연구에 착수할 계획이며, 연구개발이 성공적으로 마무리 될 경우 바이오디젤 리터당 생산단가가 0.7달러 이하로 낮아질 것으로 보고 있다.