에너지・석유화학 대안 ‘화이트바이오’ 기술 부상
에너지・석유화학 대안 ‘화이트바이오’ 기술 부상
  • 조남준 기자
  • cnj@energydaily.co.kr
  • 승인 2019.06.20 18:15
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바이오, 기후 변화・식수·식량 부족・화석연료 고갈 등 인류직면문제 해결책
제 3회 대성해강미생물포럼 ‘실험실에서 산업으로, 바이오 경제 도래’ 주제
대성해강미생물포럼에서 환영사를하는 대성그룹 김영훈회장

[에너지데일리 조남준 기자] “바이오 기술은 다양한 인류가 당면한 문제에 대해 해결책으로 부상하고, 기존의 석유화학 제품을 대체하면서 천문학적으로 성장할 것이다”

김영훈 대성그룹 회장은 20일 서울 웨스틴조선호텔에서 열린  ‘대성해강미생물포럼’에서 “바이오 기술은 기후 변화, 인구 고령화, 식수·식량의 부족, 화석연료 고갈 등 인류가 직면한 문제의 해결책으로 부상할 것”이라며 최근 에너지와 석유화학 분야에서 대안으로 떠오르고 있는 화이트 바이오 기술의 중요성을 강조했다.

김 회장은 “살아 있는 유기체를 이용한 화이트 바이오 기술이 에너지 분야에서 급부상하면서 화이트 바이오 기술에 천문학적인 투자가 진행되고 있다”며 “바이오 화학이라고도 하는 화이트 바이오 산업은 친환경 제품을 통해 기존의 석유화학 제품을 대체하며 천문학적으로 성장할 것”이라고 밝혔다.

김회장은 “화이트 바이오는 레드 바이오(의약), 그린 바이오(농업) 분야와 함께 3대 바이오 산업으로 꼽히지만 국내에서는 아직 기술개발이 더디다”면서 “하지만 이 시장은 지난 2017년 약 280조 원(2389억 달러)에 이르며 연평균 8.9%씩 성장해 2025년에는 약 557조 원 (4723억 달러)에 이를 것으로 전망되는 폭발적인 잠재력이 있다”고 내다봤다.

특히 김회장은 “화이트 바이오 기술이 신재생 에너지를 넘어 궁극적인 친환경 기술로 자리잡을 수 있을 것”이라며 “앞으로 공장 굴뚝에서 나오는 검은 연기를 백색 연기로 바꿀 날을 기대하고 있다.”고 밝혔다. 그러면서 그는 “에너지 산업 분야에 있는 우리가 이들 혁신에 대해 진지하다면, 이는 곳 혁명이 될 것”이라고 강조했다.

김 회장은 대성그룹은 10년 이상 화이트 바이오 분야에 투자하고 있다며 쓰레기 매립지에서 메탄가스를 포집해 1만5000 가구를 위한 에너지로 활용하는 대성에코에너지를 소개하면서 “한국 화이트 바이오에서 벤치마킹으로 여겨진다”고 밝혔다

그는 “대성에코에너지는 매립지 가스에서 나오는 지구온난화의 주범인 메탄을 에너지원으로 공급하고 있다”며 “이러한 솔루션들이 당장의 완화책은 되지만 여전히 단기적인 것에 불과하며 태양열과 풍력 등 신재생 에너지 역시 환경에 미치는 부정적인 영향에서 완전히 자유로울 수 없다”고 언급했다.

그러면서 그는 “장기적으로 보다 더 근본적인 돌파구를 찾아내기 위해 화이트 바이오 기술에 대한 연구·개발과 기술 상용화를 해야 한다”며 “화이트 바이오 산업을 선도하기 위한 향후 스타트업 육성은 물론 인수합병(M&A)도 필요하다”고 말했다.

김 회장은 "대성창업투자가 투자한 서울대 벤처 지플러스는 내년 상장을 앞두고 있다"면서 "대성창업투자를 통해 투자 가능성을 꾸준히 검토하고 있으며 서울대, 카이스트 등과 긴밀히 협조하고 있다"고 강조했다.

김 회장은 "아직 위험성이 크기는 하지만 M&A에도 큰 관심을 갖고 있다"며 "폐수를 처리하면서 에너지를 생산하는 물과 관련된 산업에도 관심이 많다"고 덧붙였다.

대성해강미생물포럼에서 주제발표하는 데렉 러블리 (메사추세츠 주립대)교수
대성해강미생물포럼에서 주제발표하는 데렉 러블리 (메사추세츠 주립대)교수

이날 포럼에서는 지오박터(Geobacter)균을 이용한 미생물 연료전지 분야의 세계적인 권위자인 데렉 러블리(Derek R. Lovley) 미국 매사추세츠 주립대 교수가 미생물을 활용한 전기 생산 등에 대해 발표했다.

지난 30년간 지오박터(Geobacter)의 전자전도성을 연구한 전문가인 데렉 러블리 교수는 ‘미생물의 전기 전도성 활용 지속가능한 에너지’라는 주제로 발표를 통해 미생물을 이용해 전력을 생산하는 방법이 다양한 에너지관련 문제를 해결하기 위한 접근방법이 될 수 있다고 말했다.

데렉 러블리 교수에 따르면 지오박터는 시토크롬(cytochrome)이라는 색소단백질을 많이 가진 붉은색의 미생물로 토양 속에 많이 존재하는 산화철(Fe(III))을 이용해 산화환원 반응을 하는 전기전도성이 뛰어난 미생물이다. 이때 지오박터의 3 나노미터(nm)에 불과한 나노와이어에서 전기전도성 반응이 일어나게 된다.

러블리 교수는 또 나노와이어의 높은 전기전도성, 그리고 지오박터의 이산화탄소를 이용한 메탄의 생산과 관련한 연구결과를 발표했다. 그는 동료교수와 함께 지오박터의 단백질 나노와이어를 이용한 얇은 필름을 제작, 공기 중의 이산화탄소를 재료로 하여 전기를 생산하는 실험을 진행 중에 있다고 밝혔다. 러블리 교수는 뿐만 아니라 지오박터는 벤젠, 우라늄 등의 유해물질을 친환경적으로 생분해 할 수 있으며 이러한 생물정화에 관한 연구에 대해서도 언급했다.

그는 “상업화를 위한 연구를 진행 중에 있지만 미생물만을 이용한 에너지 문제 해결은 아직 어렵기 때문에 부단한 연구가 필요하다”고 강조했다.

대성해강미생물포럼_패널토론
대성해강미생물포럼_패널토론

울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 박성훈 교수는 3-하이드록시프로피 온산(이하 3-HP)’을 생산하는 미생물 균주 및 공정을 개발한 연구결과에 대해 발표했다.

2005년 정부의 소규모 프로젝트로 시작한 박성훈 교수의 연구는 E.coli, Pseudomoniae sp와 같은 미생물의 유전자 발현을 증폭시켜 3-HP의 생산량을 증대하는 연구결과를 발표하며 3-HP의 상업화, 나아가 화이트 바이오(에너지, 소재 관련 바이오공학), 미생물을 이용한 에너지 문제 해결을 위한 연구를 진행 중에 있다고 설명했다.

박 교수는 3-HP 생물학적 생산에 필요한 글리세롤(glycerol)은 미세조류 내에서 합성이 가능하며 재가공이 필요하지 않은 친환경적인 에너지문제 해결방법이 될 수 있음을 시사했다.

그는 또 “3-HP는 $1,300~2,500/ton의 비교적 저렴한 생산가로 합성할 수 있는 플라스틱 합성의 기본 재료라고 할 수 있다”며 ”우리 실생활에 다방면의 도료, 안료, 기저귀와 같은 제품의 생산에 사용된다. 관련 제품들의 세계 시장 규모는 11조원에 달한다“고 밝혔다.

미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 크리스탈라 프래더(Kristala L. J. Prather) 교수는 “미생물 화학 공장”에 대해서 발표했다. 프래더 교수는 미생물 기반 바이오 에너지와 에너지 효율 개선 분야 전문가이다.

프래더 교수에 따르면 미생물의 생체 반응을 이용하여 다양한 화합물(연료, 화학물질 및 약품 등) 을 생산할 수 있는데, 크리스탈라 프래더 교수는 대사공학의 원리를 이용해 다양한 화합물의 생물학적 합성 경로를 설계하는 연구를 진행 중이다.

이를 "retro-biosynthetic design“ 이라 하고, 이는 합성생물학을 이용해 원하는 물질의 생산량을 높이는데 그 목적이 있다. 프래더 교수는 아세톤 및 페니실린 등과 같은 미생물로부터 얻어지는 유용한 화합물의 상업화를 위한 합성 경로를 설계하는데 지속적인 노력을 소개했다.

이외에도 이날 포럼에서는 화이트바이오 산업분야의 글로벌 리더 기업인 독일의 엔비텍 바이오가스(EnviTec Biogas)사의 최고재무책임자(CFO)인 요르그 피셔가 바이오 메탄으로 전기를 생산하는 최신 기술과 공정, 사업 모델을 소개했다.

엔비텍 바이오가스사는 현재 전 세계적으로 500개의 바이오가스 플랜트를 설치해 운영 중이다.

이외에도 이정욱 포스텍 교수와 조원기 카이스트 교수가 생명체 제어 시스템 개발 및 유전자 가위 기술과 바이오 이미징 등의 화이트 바이오 실용화의 근간이 되는 원천 기술 개발 연구 실적 등을 발표했다.

올해로 3회째를 맞은 대성해강미생물포럼은 ‘실험실에서 산업으로, 바이오 경제의 도래(Lab to Industry for Bioeconomy)’라는 주제로 진행됐다.


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