한국형 '바이오수소' 생산 기술 나왔다

국내 연구팀, 멸균 과정 없는 경제적 바이오수소 생산 기술 개발

[아시아경제 정종오 기자] 멸균 과정 없는 경제적 바이오수소 생산 기술이 개발됐다. 우리나라 환경에 맞는 기술이어서 관심을 모으고 있다. 미활용 바이오매스 중 해조류는 삼면이 바다인 우리나라에서 대량 확보가 가능하다. 그 중 탄수화물 함량이 가장 높은 홍조류의 주 성분인 갈락토스를 활용해 값비싼 멸균 과정 없이 연속적으로 바이오수소 생산이 가능한 기술이 나왔다.

이번 기술은 '해조류의 미활용 바이오매스'에서 다른 연료를 쓰지 않고 값비싼 멸균 과정 없이 연속적으로 바이오수소를 생산할 수 있는 기술이다. 바이오매스는 식물의 광합성에 의해 고정화된 생산량 중에서 석탄, 석유를 제외하고 아직 이용되고 있지 않은 에너지 자원을 말한다. 바이오수소는 나무, 풀, 해조류 등 바이오매스를 원료로 생산하는 수소를 말한다.

활용도가 높은 수소 에너지를 얻기 위해서는 화석, 원자력 등 다른 에너지를 많이 투입해야 한다. 생물학적으로 바이오수소를 생산하는 방법은 경제성이 낮아 상용화에 이르지 못하고 있다. 생물학적 바이오수소는 지속가능한 수소 생산 방법인데 원료와 반응공정 상의 한계로 상용화가 쉽지 않다. 미국 등을 중심으로 목질계 바이오매스를 원료로 사용하는 방안이 활발히 연구되고 있다.

우리나라와 같이 국토가 협소한 나라에서는 목질계 바이오매스를 경제적으로 얻기 어렵다. 목질계 바이오매스의 구조 상 전처리에 상당한 공정비가 들어간다는 한계점이 존재하므로 다른 대안 모색이 필요하다. 생물학적 바이오 수소를 생산할 때 공정 운전 과정에서 수소 생성균 외의 수소를 먹이로 하는 미생물을 지속적으로 멸균해야하기 때문에 이 과정에서 막대한 비용이 발생한다.

탄수화물 함량이 가장 높은 홍조류의 주 성분인 갈락토스를 활용해 값비싼 멸균 과정 없이 연속적으로 바이오수소 생산이 가능한 기술을 개발한 것이 이번 연구의 핵심이다. 갈락토스는 포도당(글루코스)의 이성질체로 한천, 전당 등의 주요 구성성분이다.

이번 연구에서 갈락토스의 효율적 활용과 멸균 비용 저감을 위해 단일 균주 배양이 아닌 혼합 배양을 채택했다. 혼합 배양의 핵심은 수소 생성균이 비수소 생성균에 비해 경쟁적 우위를 점하도록 공정 상태를 유지하는 기술이다. 이번 기술을 통해 건조 해조류 1톤 당 74㎥의 연속 바이오수소 생산이 가능하다. 이는 목질계 바이오매스의 63㎥ 보다 우수하고 재배 면적 당 생산량이 목질계 바이오매스의 3배이다. 처리 비용 또한 절반 수준임을 고려할 때 경제성도 높을 것으로 기대된다.

이번 연구는 김상현 대구대 교수가 수행했다. 국제 학술지 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology) 8월 1일자 표지논문(논문명 : Effects of anti-foaming agents on biohydrogen production)으로 실렸다. 김 교수는 "이번 연구는 홍조류 등 미활용 바이오매스의 주 성분인 갈락토스를 미생물의 먹이로 활용하고 값비싼 멸균 과정 없이 연속적으로 바이오수소를 생산할 수 있는 기술을 개발한 것"이라며 "바이오수소 생산이 연구실 수준을 넘어 상용화에 다가갈 수 있는 기반을 제공했다는데 의미가 있다"고 말했다.