저탄소 녹색성장 실현, 해양신산업 창출
우리나라에서 사용되는 바이오에너지 대부분이 고체 바이오매스인 목질계를 이용하는 것으로서 산림의 황폐화와 국토이용의 효율성 저하가 우려되고 있다. 한편 해양자원을 이용한 바이오에너지 연구개발의 경우 식물작물들과의 경쟁 및 재배 경지의 잠식이 불필요하고 기후에 따른 생산성 변동 폭이 적고 에너지 생산효율이 농산자원에 비해 획기적으로 높기 때문에 새로운 미래에너지원의‘열쇠’로 평가받고 있다.
이렇듯 전 세계가 주목하고 있는 해양바이오에너지 연구를 선도하기 위해 박차를 가하고 있는 인하대학교 해양바이오에너지 생산기술개발연구단(이하 연구단/이철균 단장)의 행보에 귀추가 주목되고 있다. 이철균 교수 연구팀은 인천시와 공동으로 지난 2009년 11월16일‘저탄소 녹색성장 정책’과 ‘해양신산업 창출’을 위한 사업의 일환으로 국토해양부가 주관하는 국책사업인‘해양바이오에너지 생산기술개발’사업에 제안서를 제출하고 공개평가를 통해 그해 11월30일 최종 사업자로 선정돼 12월 말부터 본격적인 연구에 돌입했다.
이 연구단은 해양에서 얻을 수 있는 자원인 미세조류(클로렐라 등)와 거대조류(미역, 파래 등)에서 자원으로 지속가능한 바이오에너지를 생산하기 위해 △바이오디젤 생산 △바이오알코올 생산 △해양생물 우수종 개량 등 3개 분야에 대해 집중 연구개발하고 있다.
이철균 단장은“전 세계의 많은 나라들이 원자력, 풍력, 조류/조력, 지열/해수온도차, 태양열/태양광 등의 신·재생에너지에 대한 연구와 함께 바이오에너지 연구를 병행하는 것은 액체연료의 필요성이 중요하기 때문입니다. 해조류 및 미세조류 등의 해양바이오매스가 대량으로 확보되면, 거의 모든 수송용 액체 에너지를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 화석연료 유래의 합성섬유나 플라스틱 원료도 생산할 수 있습니다. 다행히, 우리나라는 세계최고 수준의 해양조류 양식기술을 가지고 있으며, 원료전환에 대한 많은 연구가 시도되고 있습니다”라고 말했다.
해양바이오를 이용한 산업기지 확보에 만전
연구단은 △2009년에서 2011년도까지(기초원년기술개발단계)는 바이오디젤 광생물반응기 설계 등 최적 배양시스템개발, 바이오알코올 최적 생산방법 및 새로운 저비용 수확기술개발, 종개량 및 생태계 우수종 탐색 및 형질전환 기반기술개발 등을 계획하고 있고 △2012년부터 2014년까지(응용기술개발단계)는 바이오디젤 최적 광생물배양조 설계 및 제작과 Scale-up 기술계발, 바이오알콜 해조류 대량배양 및 수확기술 당화기술 개발, 종개량 및 생태계 시스템생물학 및 대사재설계 기술개발 등을 계획하고 있다. 또한 △2015년부터 2018년까지(실용화기술개발단계)는 바이오디젤 광생물반응기의 공정 개발 및 최적시스템 확립, 바이오알코올 해양생물이용 알콜제조기술 파일럿플랜트 실증규모, 종개량 및 생태계 위해성 평가 및 관리기술 확립 등 총 세단계로 나눠 기술개발에 대한 세부목표를 설정해 놓은 상태이다.
연구단은 인천시의 지원으로 옹진군 덕적도와 영흥도 일대에 해양미세조류를 대단위로 배양할 수 있는 해양바이오 에너지 전진기지 조성을 추진하고 있으며, 완도군에 전라남도 및 완도군의 지원으로 해조류 배양장을 운영하고 있는데, 이들 사업을 통해 해양생명공학 역량과 연계한 해양바이오에너지 신기술 확보 및 실증 배양을 시도함으로써 향후 해양바이오를 이용한 산업기지 확보에 유리한 위치를 점하고 전문인력 양성을 통한 바이오산업 활성화에 기여하고 있다.
국가경쟁력 높이는 해양바이오에너지 기술개발
연구단은 국내뿐만 아니라 중국, 독일, 태국, 미국 등과의 활발한 교류를 통해 국제적인 학술대회 및 심포지움을 펼치고 있다. 지난 2010년 11월12일에는‘조류를 이용한 Bio-Energy’란 주제로 제17회 한국조류학회 워크샵을 가지는 한편 지난 2010년 11월 25일에는 해양바이오에너지 국제포럼을 개최하기도 했다.
특히 연구단은 사업이 본격적으로 시작한지 1년 남짓밖에 안 되는 단 시간 안에 우수한 연구성과를 거뒀다. 현재 부레옥잠 추출물을 이용한 사료첨가제, 요동구조를 갖는 광생물 반응기, 내부에 격벽을 갖는 광생물 반응기, 미세조류 대량 배양을 위한 광생물 반응기 및 이를 이용한 미세조류 배양, 광차단 패턴 또는 열전환 패턴을 구비한 광생물 반응기 및 이를 이용한 미세조류 배양방법, 공배양에 의한 광합성 미세조류의 배양방법, 광촉매를 구비한 광생물 반응기 및 이를 이용한 미세조류 배양방법 등의 특허를 받은 상태이며 연구단의 최종목표를 달성하기 위해 이미 구축된 연구 및 특허 로드맵에 따라 착실히 사업을 진행하고 있다.
또한‘반투과막 등을 이용한 미세조류 해양배양장치’에 관한 원천기술을 주요기술 중의 하나로 개발하고 있다. 미 항공 우주국 NASA에서도 비슷한 아이디어의 해양배양장치를 개발해 세계적인 관심을 받고 있지만 이 연구단의 특허가 NASA보다 먼저 국제특허 출원됐다. 이를 기반으로 관련 특허군을 형성해 해양에서 바이오에너지 생산의 원천특허를 확보할 방침이다.
이철균 단장은 “우리나라와 같이 재배면적과 바이오매스 자원이 부족한 나라에서는 바이오에너지 원료의 다변화가 절실한 실정입니다. 더구나 서해는 중국대륙과 우리나라의 거의 모든 강이 유입되어 1차 생산성이 세계에서 가장 높은 바다이며, 연안에 위치한 많은 화력 발전소의 이산화탄소와 온배수까지 이용할 수 있어서 해양바이오에너지 생산에 최적입니다.
이런 풍부한 해양자원을 이용해 차세대 대체에너지원으로 부상하는 해양바이오에너지의 상용화를 이뤄낸다면 비산유국인 우리나라의 에너지 주권을 예상보다 일찍 앞당길 수 있을 것으로 기대됩니다. 이를 위해 우리 연구단은 앞으로 더욱 역구역량을 강화해 해양바이오에너지 생산기술을 세계 최고 수준으로 이끄는데 최선을 다할 것입니다. 연구단의 행보에 많은 관심과 꾸준한 지원 부탁드립니다”라고 말하며 인터뷰를 마쳤다.
