[에너지 혁신이 미래다] ② 목질계 바이오연료

한국에너지기술연구원 바이오에너지센터의 한 연구원이 목질계 바이오연료 생산 실험을 수행하고 있다.

유가 상승과 탄소배출 규제가 강화되면서 친환경 바이오연료에 대한 세계 각국의 관심이 커지고 있다. 이러한 바이오연료는 곡물, 나무, 수초, 동물 배설물, 음식물 쓰레기 등을 원료로 한다. 여기서 추출한 유기물질을 열분해 또는 발효시켜 메탄올∙에탄올∙바이오디젤∙수소와 같은 유용한 연료로 변환시키는 것. 하지만 옥수수∙사탕수수 등 초본계 식용작물을 사용하는 1세대 바이오연료는 곡물가격 상승에 의한 저소득층의 식량난을 가중시킨다는 비난에 직면에 있다. 이의 대안으로 나온 것이 바로 2세대 목질계 바이오연료다. 옥수수 줄기, 왕겨, 폐목재처럼 버려지는 부산물을 원료로 하기 때문에 초본계에서 나타나는 부작용을 막을 수 있다. 이에 미국은 옥수수 줄기 바이오연료를 오는 2015년 본격 상용화하고 2030년께는 전체 바이오연료 중 목질계의 비중을 30% 수준으로 높인다는 계획을 세웠다. 국내 바이오연료 연구의 대가로 손꼽히는 이진석 한국에너지기술연구원 바이오에너지센터장은 "목질계 바이오연료는 원료의 성장속도가 낮고 연료로 변환 가능한 셀룰로오스의 추출이 어렵다는 게 단점이지만 원료 부존량이 많아 대체에너지원으로 잠재력이 크다"며 "이론적으로는 1년에만 전세계 석유 매장량과 맞먹는 에너지를 생산할 수 있다"고 밝혔다. 이 센터장의 경우 팜(Palm) 부산물을 활용한 바이오연료 생산기술 연구에 주력하고 있다. 우리나라는 바이오연료 부존자원이 절대적으로 부족한 만큼 해외 자원의 효과적 활용이 중요하다는 판단에서다. 또한 팜은 동남아시아에 풍부한 천연자원으로서 그동안 주로 비료로 쓰였지만 바이오연료 원료로도 우수한 자질을 갖췄다는 설명이다. 이 같은 목질계 바이오연료는 나무의 약 50%를 차지하는 다당류 섬유소인 셀룰로오스를 추출, 단당류의 글루코오스로 전환해야 한다. 이 때문에 연구팀은 현재 원료에서 셀룰로오스 성분만 추출하는 전처리 공정을 개발 중이다. 이 센터장은 "고압증기로 원료를 부풀리는 증기 폭쇄법, 셀룰로오스를 감싸고 있는 리그닌(lignin)과 헤미 셀룰로오스를 각각 암모니아와 산성용액으로 녹이는 기술 등 추출 효율성 제고에 주력하고 있다"고 전했다. 이를 위해 연구팀은 바이오 전문기업 젠닥스, 한국생명공학연구원과 공동연구를 진행 중이다. 바이오연료의 발효와 정제를 위한 생물 촉매 개발은 생명공학연구원이, 동남아에 세울 플랜트는 젠닥스가 담당하는 형태다. 연구팀은 이미 휘발유의 대체물질인 바이오에탄올을 하루 20리터 생산하는 파일럿플랜트를 건설, 그동안 확보한 기술들의 실증을 마치기도 했다. 이 센터장은 "아직 상용성을 위한 경제성이 확보되지 않았지만 젠닥스를 통해 말레이시아에 상용플랜트를 건설, 양산에 나설 계획"이라며 "2018년쯤에는 본격적인 상용화가 가능할 것"이라고 밝혔다.