옥수수 속대, 항공유 연료로 변신한다

에너지연, 버려지는 농업폐기물로 항공유·고부가 바이오 의약품도 생산 가능

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 쓸모없이 버려지는 옥수수 속대와 같은 폐기물을 고부가 산물인 바이오 항공유의 중간물질인 레불린산으로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다.

레불린산은 바이오매스 유래 당 성분의 최종 산화물 형태로 바이오 항공유와 같은 수송용 바이오 연료, 바이오 플라스틱의 중간 원료로 활용이 가능한 주요 플랫폼 물질이다.

수송부문에 탄소를 저감하는 방법으로 가장 주목받는 기술은 배터리를 이용한 전기화다. 수송부분 전체 에너지 사용량의 45%를 차지하는 장거리 운송 수단인 대형 트럭, 선박, 항공 부문은 에너지 밀도가 높은 연료가 필요하다. 전기를 사용하는 것에 어려움이 있어 이를 대체하기 위해 바이오 연료가 주목받고 있다.

한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터. [사진=에너지연]

바이오 항공유의 경우 2020년에는 전체 항공유 중 약 0.01%를 차지하는데 불과했다. 2070년에는 35%까지 그 수요가 크게 성장할 것으로 예상된다. 현재 바이오 항공유를 이용한 시험 비행 사례도 꾸준히 늘어나고 있다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남) 광주친환경에너지연구센터 민경선 박사 연구팀이 최근 옥수수 속대와 같은 폐기물을 고부가 산물인 바이오 항공유의 중간물질인 레불린산으로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다.

기존 레불린산 생산 연구는 주로 꼬시래기, 모자반 등 식용 해조류를 원료로 사용했는데 이번 연구에서는 목질계 바이오매스의 일종인 옥수수속대로 레불린산 생산 수율 20%를 달성해 레불린산 생산 원료를 다변화할 수 있다는 가능성을 제시했다.

오일리파이너리를 대체하는 바이오리파이너리는 기존 산업시스템에서 석유로부터 생산하던 에너지, 연료, 화학제품 등을 재생 가능한 바이오매스로부터 생산하는 시스템이다. 미래 산업기술로 각광받고 있다. 세계 바이오 시장은 바이오매스 등 원료가 풍부한 국가들 중심으로 성장 중이다. 주요국 정부는 바이오연료 사용 의무화 제도 정책을 도입하고 있다.

연구팀은 옥수수속대와 같은 비식용성 농업폐기물을 활용해 바이오항공유, 바이오플라스틱의 중간 원료인 레불린산을 생산할 수 있는 산화공정을 개발했다. 연구팀은 산촉매 농도, 반응 온도, 시간 등을 통계학적 방법으로 최적화 해 옥수수속대 유래 레불린산 생산 수율 최적화에 성공했다.

민경선 박사는 “성장 과정에서 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하기 때문에 탄소 중립형 원료로 각광받고 있는 바이오매스 중 농업폐기물을 바이오리파이너리의 원료로 활용했다”며 “레불린산과 같이 다양한 최종 산물로 확장 적용이 가능한 중간 원료로 전환하는 산화 공정 개발 연구는 탄소중립 실현에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

연구결과(논문명:Development of bioprocess for corncob-derived levulinic acid production)는 농업공학 분야 국제학술지 ‘바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)’에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)