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바이오부탄올 생산의 과제: 어떻게 효율을 증진시킬 것인가

전문가 제언: ○ 목질계 바이오매스를 이용한 바이오연료 생산기술의 상용화가 다양한 영역에서 기술개발이 진행되고 있다. 그 중에서도 핵심적인 요소기술로는 당화효소 생산 미생물의 발굴 및 개량, 대사공학 및 효소공학 등을 이용한 발효 및 효소공정의 최적화, 다양한 산업용 생물 촉매 개발 등이 있다.

○ 미국에서 에탄올을 잇는 차세대 바이오 액체연료로 기대되고 있는 바이오부탄올 생산이 본격화되고 있다. 바이오부탄올은 에탄올보다 가솔린에 가까울 뿐만 아니라 휘발성이 낮아 에탄올보다 많은 양을 가솔린에 혼합할 수 있고 가솔린에 직접 혼합해도 수분 혼입에 의한 상분리 우려가 적은 것이 특징이다. 원료는 에탄올처럼 옥수수, 사탕수수, 사탕무, 밀 등 폭넓지만 제조단가가 높아 대규모 생산은 진행되지 않고 있다.

○ 효율적인 에탄올생산 미생물의 특성으로는 ① 높은 에탄올 생산 ② 높은 에탄올 및 글루코세 내성 ③ 삼투압내성 ④ 낮은 최적 pH ⑤ 높은 최적온도 ⑥ 생리적 스트레스에 대한 강한 내성 ⑦ 잠재적인 방해물에 대한 높은 내성 등과 같은 조건을 충족해야 하는 등이 있는데 이러한 조건을 모두 만족시키는 효모는 사실상 존재하지 않는다.

○ 유기성 폐기물에서 산출되는 바이오가스, 식물성 유지를 원료로 하는 바이오디젤, 바이오에탄올 등 바이오연료는 중장기적으로 온난화 대응의 가장 실질적인 수단으로 인식되고 있어 향후 지속적인 성장이 예상된다. 정부는 오는 2050년 기준 수송부문 전체 에너지 소비의 25%를 바이오연료가 메워줄 것으로 예상하고 있다. 정부는 2030년까지 국내 수송용 바이오 연료 500만TOE를 보급한다는 목표를 세우고 있다

○ 국내에서는 정유기업을 중심으로 바이오부탄올 공정기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 2009년에는 카이스트 연구팀과 공동으로 비식용 바이오매스로부터 바이오부탄올이 함유된 혼합 알코올 생산 균주와 공정개발에 성공한 바 있다. 부탄올 발효과정에 사용하는 균주를 대사공학적으로 개량함으로써 부탄올 생산량을 늘리고 부산물로 생산되던 아세톤을 이소프로판올로 전량 전환시켜 바이오 혼합 알코올 생산량을 획기적으로 증가시켰다.

저자: Veronica Garcia
자료유형: 학술정보