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  • 기사등록 2019-07-07 11:16:49
  • 수정 2019-07-07 11:17:49
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[기계신문] 최근 바이오에탄올을 비롯한 바이오연료 생산 과정에 필요한 기존의 유기용매를 대체할 수 있는 친환경, 재생가능한 용매 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 바이오연료를 생산하기 위해서는 리그닌을 효과적으로 제거하여 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 회수해야 하는데, 현재는 다양한 종류의 유기용매를 이용하여 바이오매스 전처리 공정에 이용하고 있다.


리그닌(Lignin)은 셀룰로오스와 함께 바이오매스를 이루는 주성분으로, 목재의 30~40%를 차지하는 고분자물질로 대부분 분해되어 폐기되거나 연료로 사용된다.


유기용매는 종류에 따라 값이 비싸고 당화/발효공정에 저해요소로 작용하며 적절히 회수/재활용되지 않으면 바이오연료 생산 단가를 향상시켜 바이오연료의 경제성 확보에 어려움을 주기도 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 기존의 유기용매가 아닌 재생가능한 재료로부터 용매를 제조하기 위한 노력이 많이 이루어지고 있다.



▲ KIST 김광호 박사팀(KIST-UBC 현지랩 프로그램)이 개발한 부산물(리그닌)을 활용해 만든 친환경-순환형 공융용매, 순환형 바이오연료 생산이 가능하다.



최근 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 김광호 박사는 캐나다 밴쿠버에 있는 브리티시컬럼비아대(KIST-UBC) 현지 랩 프로그램을 통해 바이오매스(biomass) 내 존재하는 리그닌을 활용하여 바이오연료 생산에 필요한 새로운 종류의 용매, 즉 공융용매를 개발했다. 공융용매(Deep eutectic solvent)는 다양한 종류의 양이온/음이온을 포함하며 구성 물질들 간 강한 수소결합으로 형성된 용매를 말한다.


KIST 김광호 박사는 바이오연료 생산과정에서 부산물로 발생하는 리그닌을 활용하여 친환경 용매를 제조하는 데 성공하였다. 리그닌을 기반으로 하는 이 용매는 기존의 유기용매를 대신하여 바이오연료 생산 공정에 사용할 수 있다.


또한, 기존의 유기 용매 시스템을 대체할 수 있고 친환경적이며 재생이 가능하다. 공정에 필요한 물질을 공정 내에서 수급, 활용하는 ‘순환형 바이오연료 생산’을 가능하게 하여 학계의 주목을 받고 있다.



▲ 형질전환 바이오매스로부터 분리된 리그닌 기반의 공융용매 제조 및 지속가능한 순환형 바이오연료 생산 모식도



김광호 박사는 “이번 성과는 바이오연료 생산에 필요한 용매를 바이오매스에서 부산물로 발생하는 리그닌으로부터 직접 제조하는 기술을 개발한 것으로, 바이오연료·바이오화합물 생산을 위한 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다.


또한 그는 “미국 에너지부(DOE) 산하의 바이오에너지 연구센터와의 협력 연구를 통해 국내 바이오연료 연구 수준을 높이고, 기후변화 및 지구온난화에 대응할 수 있는 미래 지속가능한 바이오연료 생산 기술을 개발할 것”이라고 덧붙였다.


이번 연구는 미활용되고 있는 바이매스 부산물인 리그닌을 이용하여 바이오연료 생산에 필요한 재생가능한 용매를 개발하여 이를 바이오연료 생산에 활용할 수 있음을 보여준 의미 있는 결과로서, 이러한 연구 결과를 통해 미래 지속가능한 바이오연료 생산 및 바이오화합물 개발 등 다양한 분야에서 바이오매스 유래 친환경, 재생가능한 용매로 활용 가능할 것으로 기대된다.


한편, 이번 연구는 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 미국 에너지부 산하 두 바이오에너지 연구센터(Joint BioEnergy Institute, Center for Bioenergy Innovation), 뉴욕주립대 및 육군사관학교와의 공동연구로 진행되었다. 연구 결과는 미국립과학원회보 ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA’ 최신호에 게재되었다.


권혁재 기자 hjk@mtnews.net

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