공정 대부분 물만 사용...다양한 부산물 확보+폐기물 비용 ↓ 장점

국내 연구진이 옥수수나 사탕수수 같은 식용 식물이 아닌 억새처럼 먹지 못하는 식물 바이오매스로부터 바이오화학의 비밀병기로 불리는 바이오슈가와 고부가가치 산물을 생산해낼 수 있는 기술을 개발해 화제다.

한국화학연구원 바이오화학연구센터는 ‘바이오화학산업의 쌀’로 불리며 다양한 화학제품의 원료가 되는 바이오슈가를 시험용 공장에서 생산하는데 성공했다고 5일 밝혔다. 바이오슈가 생산에 성공한 기업은 미국과 영국의 기업 몇 곳에 불과한데 연구팀은 이번에 목질계 바이오매스에서 바이오슈가를 제조하는 방법을 포함해 27건의 특허를 등록 및 출원했다.

바이오연료, 바이오플라스틱, 바이오섬유, 바이오포장재는 물론 각종 식품첨가물, 정밀화학제품을 만드는데 활용되는 바이오슈가는 비식용 바이오매스로 만든 산업용 포도당이다. 전 세계 바이오화학 제품 시장규모는 2017년 기준 약 3490억 달러(약 405조원)에 이르는데 이 중 바이오슈가 시장은 10% 정도를 차지하고 있는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 억새풀과 팜유를 추출하고 남은 껍질 같은 바이오매스에서 바이오슈가와 각종 고부가가치 부산물을 만드는 종합공정기술을 개발했다. 연구팀은 바이오매스를 잘게 부숴 죽처럼 만든 뒤 압착해서 짜내는 습식분쇄와 압착공정을 거쳐 액상비료와 생리활성물질을 얻는다. 그 다음 액체를 빼낸 고체만 고온과 고압 조건에서 쪄내면 자일로스와 식이섬유를 얻게 된다.

여기서 남은 것을 기계적 정쇄, 효소를 더해 가수분해 과정을 거치면 포도당을 추출할 수 있게 되며 당용액을 분리할 수 있다. 이 과정에서 세번째 산물인 리그닌 함유물을 고체로 얻게 된다. 마지막으로 당용액을 농축하면 바이오슈가를 얻게 되는 것이다.시험용 공정이지만 이 같은 과정을 통해 하루에 바이오슈가 70㎏, 액상비료 200ℓ, 자일로스와 식이섬유 200ℓ, 리그닌 50㎏을 얻을 수 있다. 이번에 개발된 공정은 각종 물질을 추출해 내는 과정에서 화학약품을 사용하지 않고 거의 물만 사용하기 때문에 생산비용과 폐기물 발생이 적다는 특징이 있다.

외국에서 바이오슈가를 생산하는 과정에서는 염산이나 황산 같은 화학약품을 사용하기 때문에 특수 반응기를 설치하는 등 초기투자비가 많이 들고 최종 산물 생산 이전에 독성물질을 제거하고 폐기물 처리도 특수과정을 거쳐야 하기 때문에 비용이 많이 든다.이번 연구를 이끈 유주현 화학연구원 박사는 “화학 약품을 사용해 바이오슈가를 만드는 공정은 고부가가치 부산물이 거의 나오지 않고 처리비용 때문에 수익성이 문제가 있다”면서 “이번에 개발한 기술은 고부가가치 부산물 생산 뿐만 아니라 정제 비용이 거의 들지 않아 상용화가 손쉬울 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr