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신재생 에너지 '바이오 부탄올'의 효용성과 전망

기사승인 2017.12.18  21:07:35

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누군가 ‘바이오 부탄올’에 대해 묻는다면 선뜻 안다고 자신 있게 말할 수 있는 사람은 드물다. 아직 바이오 부탄올은 우리에게 익숙하지 않은 소재이기 때문이다. 그러나 현재의 에너지 사용 구조에 따른 기후변화와 여러 환경 문제들을 고려하지 않을 수 없는 이 시점에, 바이오 부탄올은 중요한 키워드다.

우리는 지구 온난화로 인해 지구의 평균 온도가 비정상적으로 증가하고 있다는 것을 알고 있다. 그리고 실제로 우리는 일상에서 지구 온난화를 체감하고 있다. 갈수록 여름은 더워지고 겨울은 추워지고 있으며, 여름과 겨울 사이에 존재하는 봄과 가을이 계속해서 짧아지면서, 동시에 일교차가 증가하고 있는 것 등이 지구 온난화의 일부이다.

현재의 에너지 사용 구조를 살펴보면, 대부분이 화석 연료다. 이 화석 연료는 사용될 때 황산화물, 질소산화물, 이산화탄소 등의 온실가스를 배출하게 되는데, 이것이 곧 지구 온난화의 주범이 된다. 게다가 화석 연료는 한정된 에너지원이다. 즉, 언젠가는 고갈되어 지구상에서 사라질 자원이라는 것이다. 그렇기 때문에 이를 대체할 에너지를 찾아야 하는 일은 불가피하고 이에 대한 연구가 계속해서 진행되고 있다. 특히 오염 물질의 배출이 적은 신재생 에너지에 주목해야 하는데, 바이오 부탄올이 바로 그 신재생 에너지 중 하나이다.

바이오 부탄올은 무엇인가?

바이오 부탄올은 바이오 매스의 일종으로, 포도당을 추출하고 박테리아를 이용해 만든 액체 연료다. 식용 작물을 사용했던 기존의 바이오 매스와는 달리 폐목재나 볏짚 같은 비식용의 바이오 매스를 사용하기 때문에 곡물 가격에 영향을 주지 않는다. 또한 생물학적 과정을 거치기 때문에 오염원 배출 걱정이 없으며, 생산 과정에서 나오는 찌꺼기는 바이오 알코올과 바이오 플라스틱의 연료로 활용 가능하다. 바이오 부탄올에 주목해야 하는 이유 중 하나는 현재 설립되어 있는 석유 관련 인프라를 그대로 사용할 수 있다는 점과 석유와의 혼합이 가능하다는 점이다. 따라서 새로운 설비 건축에 투자되는 비용을 대폭 절감할 수 있고 급진적 변화가 아닌 단계적 변화가 가능하다.

바이오 부탄올 생산 과정

대표적인 바이오 부탄올 생산 방법은 폐목재를 이용하는 것이다. 먼저 폐목재를 호퍼에 넣어 곱게 간다. 이 다음 전처리 과정을 거치게 되는데, 이 때 바이오 매스가 효모와 결합하기 쉽게 만드는 과정을 거친다. 효소의 접근성을 높이고 유효 효소량을 늘리는 것이다. 전처리 과정을 거친 후, 가수분해와 고액분리로 쓸모없는 부분을 버리고 당 분리 과정을 통해 육탄당과 오탄당이 섞인 혼합당 상태로 변환하여 효모와 반응할 준비를 한다. 그 다음 균주와 혼합되어 발효된 바이오 매스는 흡착과정을 통해 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하게 되고, 여기서 증류과정을 거치면, 연료로 사용 가능한 부탄올이 생성된다.

바이오 부탄올 사업

현재 국내에서는 G 기업이 바이오 부탄올 생산을 긍정적으로 바라보고 세계 최초의 바이오 부탄올 생산 실증사업에 나섰다. G 기업은 2007년부터 연구 개발에 착수하였으며, 바이오 부탄올 양산 기술을 확보하였고, 이에 대한 특허도 받은 상태다. 2014년 산업통상자원부 신기술 인증, 2016년 환경부 녹색 기술 인증 등을 받기도 했다. 기존의 바이오 부탄올 기술은 대량 생산에 어려움을 겪었지만, G 기업은 바이오 매스가 가진 당을 발효하고 분해하기 위해 ‘클로 리스트 리듐 균주’라는 미생물의 유전자를 조작하였고, 이를 통해 기존 방법의 3배 이상에 달하는 생산량을 얻어냈다. 준공을 앞둔 시범 공장은 바이오 부탄올의 상업적 생산에 대한 검증과 다운스트림 연구 등의 다양한 활동을 추진할 예정이다.

바이오 부탄올의 나아가야 할 방향

비이오 부탄올은 환경 친화적이고 미래 지향적인 신재생 에너지이지만, 현재 상황에서 한계점이 없는 것은 아니다. 비용, 효율성, 이에 따른 상용화 가능성, 그리고 현재 에너지 구조를 대체할 가능성 등을 충족시키기 위해 더 많은 연구가 필요하다. 이러한 점을 들어 새로운 에너지원의 개발을 비판하는 사람들도 있지만, 아직 미완성의 단계라는 점을 인식해야 한다. 언제까지 현실에 안주할 수 만은 없다. 언젠가는 당면해야 할 문제이기 때문에 지금이 대체 에너지원을 위한 사업을 실시해야 할 때다. 특히 바이오 부탄올은 시범 사업의 예상 결과를 내주기만 한다면, 석유가격보다 더 저렴한 가격으로 상용화할 수 있다.

또한 바이오 부탄올은 중량 대비 에너지 밀도가 36.0MJ/kg으로, 휘발유(45MJ/kg)보다는 낮은 효율성을 보이지만, 석탄이 30MJ/kg인 것과 바이오 매스 연료 중 에너지 밀도가 가장 높다는 점에 주목해야 한다. 그리고 앞서 말한 것처럼 환경 문제 또한 해결이 가능하다. 우리는 현재의 성과만을 운운할 것이 아니라 앞으로의 가능성을 보아야 한다. 그렇기 때문에 지금으로써 미래를 위한 답은 바이오 부탄올이라고 할 수 있다.

연세대학교 최지우 reporter1@civicnews.com

<저작권자 © CIVICnews / 시빅뉴스 무단전재 및 재배포금지>
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