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리그노셀룰로오스 바이오매스의 에탄올 생산에서 생성된 모든 당의 고려

전문가 제언: ○ 이 자료는 리그노셀룰로오스 바이오매스를 대표하는 옥수숫대를 원료로 하여 묽은 황산 전처리, 효소 가수분해 및 당 발효의 다수의 공정을 통해 바이오에탄올을 생산하는 공정에서 전체 공정과정에서 생산되는 모든 당을 고려할 수 있는 기술경제성 분석방법(즉, 수율)을 제시하고 있다. 이러한 공정에서는 글루코오스만이 아니라 헤미셀룰로오스 당(자일로스 등) 등이 상당량의 글루코오스를 거쳐 에탄올로 전환된다.

○ 옥수숫대는 농업폐기물이므로 이를 이용한 바이오에탄올 생산은 곡물 원료의 제1세대 바이오연료나 작물, 토지 및 자원(물, 비료 등)을 사용해야 하는 제2세대 바이오연료의 도덕성 논쟁에서 벗어날 수 있다.

○ 지금까지의 연구에서 리그노셀룰로오스 바이오매스 원료의 바이오에탄올은 그 낮은 에너지밀도가 가장 큰 장애요인이었다. 이를 개선할 수 있는 방안 중 하나가 바이오에탄올 생산 공정과정에서 나오는 모든 당을 고려하여 에탄올 수율을 높이는 방법이다. 그러나 리그노셀룰로오스는 곡물 원료와 달리 에탄올로의 전환이 쉽지 않고 효율도 곡물 원료보다 낮다. 따라서 효율 향상을 위한 기술 혁신이 더욱 중요하다.

○ 우리나라는 옥수숫대 산출이 그리 많지 않기 때문에 바이오연료 생산의 원료로 볏짚을 사용하는 데에서부터 시작해야 할 것이다. 2000년대 초까지 이 분야에서 많은 논문들이 발표되었으나 현재는 기술개발 열기가 많이 식었음이 느껴진다. 더구나 현실적으로 농업기계화 이후 볏짚을 구하기가 쉽지 않게 되었다. 벼 수확기에서 이를 분쇄하여 농지에 살포한 후 퇴비로 사용하기 때문이다. 따라서 이러한 볏짚을 분리 수집할 수 있도록 수확기를 개조해야 한다. 이를 통해 바이오매스 부산물로 농가소득이 향상되는 부수적인 이익도 가능할 것이다.

○ 우리나라에서는 전남대학교 산학협력단의 “리그노셀룰로스계 바이오에탄올 생산 공정 효율 향상을 위한 청정공정 기반통합 공정개발”, 국립산림과학원의 “목질계 에탄올 생산을 위한 대량 생산 시스템 개발” 등의 관련 연구가 있었으며 또한 화학연구소가 볏짚의 가스화, 볏짚의 저온 가스화 등을 연구한 경험이 있다.

저자: Schell, D.J., Dowe, N., Chapeaux, A., Nelson, R.S., Jennings, E.W.
자료유형: 니즈학술정보