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암발효에 의한 생물학적 수소 생산

전문가 제언: ○ 이 글은 암발효(dark fermentation) 수소생산에 관한 최근 연구를 토대로, 암발효에 의한 수소생산 시스템의 대규모화, 바이오반응기의 개발과 공정변수의 최적화, 공정 모형화와 모사, 저렴한 원재료의 발굴, 암발효와 광발효의 결합을 고찰한 것이다.

○ 생물학적 수소생산 공정은 화석연료는 물론 다른 열화학적 공정이나 전기화학적 공정에 비하여 환경친화적이며 에너지를 덜 소비하는 기술이다. 생물학적 수소생산 공정은 광합성에 의한 수소생산과 혐기발효에 의한 수소생산이 있다. 전자는 주로 물로부터 수소를 생산함과 동시에 공기 중의 이산화탄소도 저감하는 특징이 있으며, 후자는 유기 탄소원을 섭취하는 박테리아에 의한 발효를 통해 이루어진다. 최근에는 이 두 공정을 결합하여 수소생산과 수율을 최대화하는 연구가 많다.

○ 바이오수소는 여러 수소생산 기술 중에서 화석연료를 대체할 가능성이 가장 높은 기술의 하나이다. 생물학적 수소생산 공정은 국내외 많은 연구실에서 수행되어 왔으나 산업화하기에는 아직도 많은 과제가 있다. 파일럿 규모의 연구도 별로 없는 실정이다. 이런 관점에서 이 글은 향후 암발효 수소생산연구의 방향을 제시하였다고 볼 수 있다.

○ 국내에서도 생물학적 수소생산에 대한 기초연구가 여러 대학 연구소는 물론 국책연구소에서 활발하게 진행되어 왔다. 한국에너지기술원 내의 고효율수소에너지제조?저장?이용기술개발사업단에서 수행 중인 “2단발효공정(혐기+광합성)에 의한 생물학적 수소생산 실증연구” 과제는 대표적인 예라 하겠다. 그러나 국내에서 공정 모형화 내지 모사 연구는 물론 스케일 업 연구가 보고된 것은 아직 없는 것으로 보인다.

○ 현재 국내에서 발생하는 유기성 폐자원의 처리는 단순한 폐기물 처리가 아닌 고부가가치화 하는 정책이 필요하다. 유기성 폐자원을 발효시켜 수소를 생산한다면 신재생에너지 공급에 기여할 것이나, 문제는 다른 처리 방법과 비교한 경제성과 실용성일 것이다. 생물학적 수소생산기술 연구는 목표와 비전을 가지고 추진되는 것이 바람직하다.

저자: RenNanqi , GuoWanqian , LiuBingfeng , CaoGuangli, DingJie
자료유형: 학술정보