녹조를 이용한 바이오 디젤 제조

밑에 소개된 회사 솔릭스도 2008년 미국 벤처캐피탈로부터 투자를 상당액 받았다.
 
Solix, $10.5 million, 11/12: I2BF Venture Capital,  Bohemian Investments,  Southern Ute Alternative Energy, Valero Energy and Infield Capital
 
특히 유의할 것은 이러한 녹조를 제배하는데 탄소의 농도와 물의 온도를 높여주는 것이 녹조 생장을 촉진한다.
 
지금 제철소, 발전소, 시멘트 공장에서 발생하는 이산화탄소를 다시 포집하여 탄소배출을 줄이는 것이 외국에서 검토 연구 되고 있다.
 
포스코 광양 제철소에서 나오는 폐수중 온도가 높은 물에 포집한 이산화탄소를 녹여 녹조 시험 재배를 하여 보면 좋을 것으로 보인다.
 
밑에 기사에서 언급되듯이 녹조 바이오 디젤 생산의 3대요소는

1. 적합한 녹조 균주 성정(환경에 맞고 지방 함유가 높으며, 지방추출이 쉬은 종자)
2. 재배방법의 선정(현재까지 결과에 의하면 외부 오염을 막기 위해 폐쇄된 환경에서 이산화탄소 농도를 높여서 재배하는 것이 적절하여 보임)
3. 지방추출기술(일반적인 압력기술로 75%정도 추출가능, 그리고 Hexane이라는 유기용재를 사용하여 추가로 90%정도까지 추출, 더 특수한 용재로 99%추출도 가능하나 이러한 추가 추출은 선택사항)

그리고 기름을 추출한 나머지 성분은 유기용매만 제거하면 단백질이 주성분으로 사료로 사용 가능하다.
 
국내에서 이러한 연구를 적극적으로 추진하는 것이 바람직하고 캐나다에서도 동종의 연구를  진행하는 것을 고려한다.


 
신개념 친환경 대체연료…녹조류 바이오디젤
물과 햇빛만 있으면 사막에서도 대체연료 생산 가능


[서울경제 파퓰러사이언스] 21세기는 에너지 패권의 시대다. 에너지가 곧 무기며 에너지를 가진 자가 세계를 지배한다.
 
석유, 천연가스와 같은 화석연료의 고갈이 눈앞에 다가오면서 전 세계 각국이 수소를 비롯한 다양한 친환경 미래에너지 개발에 천문학적인 자금을 쏟아 붓고 있는 이유도 바로 여기에 있다.   이와 관련, 최근 미국의 한 친환경기업이 기존에 없었던 전혀 새로운 개념의 친환경 대체연료 개발에 나서 주목을 받고 있다.   화제의 주인공은 콜로라도 주에 본사를 둔 솔릭스 바이오퓨얼스사.   이 회사는 어항이나 논두렁에서 흔히 볼 수 있는 녹조류(綠藻類)를 활용, 디젤(경유)의 대체연료인 바이오디젤을 생산하려 하고 있다.   콩, 유채꽃, 야자 등과 마찬가지로 녹조류도 광합성 과정에서 바이오디젤의 원료가 되는 식물성 오일을 상당량 생산해 낸다는 점에 착안한 것이다.   사실 녹조류 바이오디젤은 생산 방법에 있어서도 재료만 다를 뿐 일반적인 바이오디젤 제조공정과 유사하다.   투명한 비닐봉투에 소량의 녹조류를 넣어 재배한 뒤 식물성 오일 생산량이 최대치에 달했을 때 수확, 에스테르화(Trans-Esterification) 공정을 거쳐 녹조류의 지방성분을 바이오디젤로 전환하는 방식이기 때문이다.   그렇다면 솔릭스는 왜 굳이 이미 상용화된 기술들을 제쳐두고 녹조류를 원료로 쓰려는 것일까. 이유는 너무나 명백하다.   솔릭스의 창업자인 짐 시어스는 “온도, 습도, 토양 등 환경적 조건이 맞아야 하는 여타 식물들과 달리 녹조류는 햇빛과 물, 이산화탄소만 있으면 어디서든 재배가 가능하다”며 “번식력도 보통 식물과는 비교할 수 없을 만큼 뛰어나 연료의 가치가 충분하다”고 강조한다.   이러한 녹조류의 비교 우위는 수치로도 증명된다.   미국에서 운용중인 모든 자동차에 바이오디젤을 공급하기 위해서는 매년 22조2,460억 리터의 바이오디젤이 필요한데, 콩으로 이를 충당하려면 무려 12억1,400만 헥타르의 토지가 필요하다.   반면 녹조류는 이의 3분의 1에 불과한 3,844만 헥타르의 부지만으로 충분하다.   더욱이 녹조류 농장은 비옥한 땅이 아닌 사막에 세워도 무방하다.   물론 녹조류 바이오디젤이 대체연료로서 확실한 자리를 잡으려면 수천 종의 녹조류 중 가장 많은 오일을 생산해 내는 품종을 찾아내야 한다.   또한 최상의 재배 기술, 효율적인 오일 추출기술 등 아직도 많은 부분에서 추가 연구가 필요하다.   시어스는 “현재 녹조류 바이오디젤 생산을 더욱 효율적으로 하기 위해 이산화탄소가 다량 발생하는 양조장 부근에 녹조류 재배농장 건설을 추진하고 있다”면서 “머지않아 녹조류로 만든 자동차 연료가 휘발유를 무용지물로 만들 날이 반드시 올 것”이라고 강조했다.
 

 

조류로 자동차연료를 만드는 방법

지방성분을 다량 축적하는 조류(1)를 선택한 후 길고 얇은 투명 플라스틱 봉지에 넣어 사마 위(위 사진)에서 재배한다.

조류들이 어느정도 성장하면 영양분인 질소의 공급을 차단(2)한다. 이렇게 하면 조류의 구성세포들이 생존모드로 전환, 여분의 지방을 생산해 낸다.

충분한 지방이 생성되면 조류를 수확래 잘게 분쇄(3) 한다. 크기가 큰 세포기관과 세포막을 걸러낸 뒤 메탄올 등의 용매를 사용해 수용성 담백질과 당분을 제거하고 지방성분만 부리한다.(4)

용매를 기화시켜 순수한 지방(5)을 얻어낸다. ‘전이(轉移) 에테르화’라는 화학고정을 거쳐 지방을 바이오디젤로 변화(6)한다.

청정기술 구현의 낙관

조류 연료 연구의 선두주자로 꼽히는 솔릭스의 이같은 현실은 신생 대체연료 개발기업들의 현실을 생생하게 말해준다.

그러나 콜로라도에 본사를 둔 블루선 바이오디젤사의 제프 프룹스트사장은 “조류 연료는 사실상 연구단계에 불과하다”며 “현재 눈에 띄는 성과가 없다는 이유로 대체연료로서의 가능성 여부까지 섣불리 판단하는 실수를 범해서는 안된다”고 강조한다.

EELC의 윌슨 소장도 “솔릭스가 연구 중인 기술은 새로운 것이 아니다”며 “최소한 예전에 아무도 해본 적이 없는 꿈같은 이야기의 수준을 넘어서고 있다”고 지적한다.

실제로 해조류 프로젝트(ASP)를 통해 이미 과학자들릉 녹조류를 배양, 화학물질 첨가, 오릴 추출 등의 공정을 거쳐 소량의 연료를 만들어 낼 수 있다는 점을 입증한 바 있다.

하지만 20년 전의 연구결과들을 재현해 내고 개선하는 작업이 그리 쉽지 않은 일임은 당연지사.

이런상으로 조류로부터 연료를 만드는 공정은 매우 간단하지만 현존하는 십여 개의 조류-바이오디젤 연구기업 중 자동차 엔진을 가동할 만큼 연료를 생산해 낸 곳은 뉴질랜드의 아쿼플로우사가 유일하다.

복슨은 조류가 굶어죽을 만한 조건을 만들어 최대의 지방성분을 유도하되 과도한 스트레스로 시들어 버리기 전에 가공처리 하는 방법을 연구하고 있다.

이러한 성과가 미약한 이유는 조류를 재배하는 생물학적 장치의 제조가 어렵다는데 있다. 조류 재배 반응장지는 자연 생태계의 축소판으로 한 가지 요소가 바뀌면 다른 모든 요소들의 질서도 변하기 때문이다.

이와 관련, 그린퓨얼사의 캐리 불독사장은 “조류는 너무 빨리 자란다”며 “햇빛의 양이 지나치게 많거나 적으면 좋은 수확을 거둘 수 없기 때문에 조류를 제대로 성장시키기 위해서는 최적량의 햇빛을 받도록 해야 한다”고 설명한다.

구체적으로 조류가 계속해서 빠른 속도로 성장하도록 내버려 두면 여러 가지 문제가 발생한다.

빠르게 증식하는 세포들이 이산화탄소를 금방 소모해버리고 개체 수가 늘어나면서 비닐봉투 중앙에 위치한 조류들은 생존에 필요한 햇빛을 받지 못할 수 있다.

시어스는 컴퓨터 시스템을 이용, 수조에 공급되는 영양분의 양을 정확하게 조절함으로써 이런 문제들의 해결이 가능하다고 말한다.

하지만 이를 실현시킬 정교한 잘치를 채용할 경우 설비투자가 대폭적으로 증가할 수 밖에 없어 디젤과의 가격 경쟁력이 낮아진다.

조류를 수확힌 후에도 문제가 존재한다. 오일을 어떻게 추출할 것인가 하는 점이다.

조류는 식물성 물질에서 지방을 추출하는 일반적 방법인 저온압착법을 견뎌낼 만큼 섬유질이 질기지 못하다.

즉 조류 오일은 메탄올, 헥산 등의 화학물질을 첨가해 추출하는 것이 가장확실한 대안임은 물론 가장 효과적이면서 저렴한 방법이다.

하지만 일각에서는 이 과정에서 예기치 못한 결과가 발생할 수 있다고 우려한다.

캘리포니아대학 버클리 신재생ㆍ응용에너지연구소(BRAEL)의 댄 카멘 소장은 “오일을 추출할 때 화학물질 배합에 따라 조류농장이 위치한 토지나 물에 악영향을 미칠 개연성이 있다”며 “정말 문제가 발생한다면 지금으로선 예상키 어려운 결과들이 발생할 수 있다”고 밝혔다.

솔릭스의 운명을 결정지을 외부 변수들도 있다 조류 연료 업체들에 대한 정부의 지원 의지 등과 같은 것 말이다.

시어스도 “지금까지 수행된 실험결과들을 놓고 볼 때 조류연료의 가능성은 충분하다”며 “하지만 사람들의 기대감을 고조시킬 시기는 아직 아니다”고 지적했다.

양철승 기자 csyang@sed.co.kr

2007/07/13

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