KIST 연구진, 2세대 청정 바이오연료 생산공정 개발

최태우 기자 / 기사승인 : 2020-02-17 08:11:13
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한·미·캐나다 공동연구, 유전자 형질전환·친환경용매 활용 ‘주목’
▲ 바이오매스 형질 전환 기술, 친환경 공융용매를 이용한 바이오매스 처리 기술 및 바이오매스 단계별 분석기술을 접목한 바이오연료 생산 모식도 [KIST 자료인용]

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 청정연료로 주목을 받는 바이오연료는 생산을 위해 그 원료로 식량을 사용하고 있다. 목질계 바이오매스를 활용해 바이오연료를 생산하는 2세대 바이오연료 상용화를 위한 연구가 진행되고 있는 가운데, 국내 연구진이 바이오연료의 새로운 생산공정을 개발해 주목된다.

17일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면, 청정에너지연구센터 김광호 박사팀이 캐나다 밴쿠버에 있는 KIST-UBC(브리티시컬럼비아대학) 현지 랩 프로그램을 통한 효율적인 바이오연료 생산공정을 개발했다.

연구진은 개발한 바이오연료 생산 공정에 리그닌(Lignin) 유전자 형질 전환기술 및 순환형 친환경 용매를 활용했다. 리그닌은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스와 함께 바이오매스를 구성하는 페놀성 화합물이다.

바이오연료를 생산하기 위해 보통 목질계 바이오매스의 20~30%를 구성하는 주성분인 ‘리그닌’을 분해해 폐기하거나 제거 후 이용한다. 리그닌을 효율적으로 제거하는 것이 2세대 바이오연료의 경제성 확보 및 상용화의 핵심요소다.

KIST 연구진은 미국 바이오에너지연구센터(Joint BioEnergy Institute)와의 공동연구를 통해 리그닌을 쉽게 제거할 수 있도록 유전자 형질전환 기술을 이용해 구조를 변형했다. 리그닌 구조 내에서 일부분의 길이를 짧게 변형하고, 적은 양의 에너지 투입으로 리그닌을 제거할 수 있도록 했다.

이후 KIST 김광호 박사가 기존에 개발한 순환형 친환경 공융용매(PNAS July 9, 2019 116 (28) 13816-13824)를 활용, 리그닌을 재활용한 용매로 리그닌을 녹이는 시스템을 적용하면서 공정 내에서 필요물질을 수급, 활용하는 방안을 도출했다.
 

▲ KIST 김광호 박사
국제 공동연구진은 브리티시컬럼비아대학(UBC)의 분석기술을 활용, 최종적으로 경제성이 확보된 효율적인 바이오연료 생산 기술을 개발하는 데 성공했다.

 

이러한 공정개발을 위해서는 생물학, 분석화학, 화학공학 등 다양한 지식과 기술이 요구되나 각 기술 간의 연계가 부족한 문제가 있었다.

캐나다 브리티시컬럼비아대, 미국 뉴욕주립대와 공동연구를 제안한 김광호 박사 연구팀은 바이오연료를 생산하는 기술의 종합적 관점에서 유전자 형질전환 기술, 처리공정 및 분석기술의 단계별 핵심역량을 극대화했다고 연구진은 밝혔다.

KIST 김광호 박사는 “해당 연구는 기후변화 대응 기술 개발이라는 국제적 아젠다를 해결하기 위해 한국과 미국, 캐나다 연구진의 각 분야 핵심역량을 극대화하여 발표된 결과”라며 “바이오에너지 생산 기술 개발이라는 목표로 북미 우수 연구진들의 융복합 연구를 주도하는 선도적 역할을 통해 기후변화에 대응할 수 있는 우리나라의 국가 기반 기술을 개발할 것”이라고 밝혔다.

해당 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 KIST 주요사업 일환으로 수행됐다. 미국 에너지부(DOE) 산하 바이오에너지 연구센터(Joint BioEnergy Institute), 캐나다 브리티시컬럼비아대 및 뉴욕주립대와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 Frontiers in Plant Science (IF: 4.106, JCR 분야 상위 8.55%) 최신호에 게재됐다.

 

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