엘지(algae) 재배법과 해결과제
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엘지(algae) 재배법과 해결과제
  • 환타임스=박영숙 유엔미래포럼 대표
  • 승인 2010.05.19 08:52
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유엔미래포럼 박영숙의 미래예측보고서
▲ 박영숙 유엔미래포럼 대표

엘지는 햇빛과 물, CO2를 이용한 광합성으로 에너지를 축적하며 빨리 자라므로 매일 수확할 수 있다. 미세조류는 민물과 해수에서 자라는데, 필요한 것은 물과 이산화탄소, 20-22도의 온도유지 뿐이다. 각 종 마다 서로 다른 비율의 오일, 탄수화물, 단백질을 함유하고 있다. 엘지에서 짜낸 기름은 바이오디젤로 변환할 수 있으며 나머지는 에탄올과 동물 사료로 사용할 수 있다.
 
엘지의 잠재력에 대한 내용은 일 년 내내 높은 생산력을 가진다는 잘못된 가정에서 출발하기도 한다. 엘지는 증발과 강수의 영향을 받으며 그것은 염도와 산도의 불균형을 가져오기도 한다. 

조류에는 선택할 수 있는 수 천 종이 있으며, 각 종은 세포 내에 각기 다른 비율의 지방, 단백질 및 탄수화물을 포함하고 있기 때문에, 이런 미생물을 이용한 에너지 활용 가능성에 대해 전문가들은 폭넓게 연구하고 있다. 예를 들어, 조류는 자연상태 그대로의 것일 수도 있고 유전자 조작을 통해 만들어졌을 수도 있다. 기업체들은 원하는 생산물을 조류로부터 얻기 위해, 저렴한 개방된 호수에서부터 정밀하게 통제되는 폐쇄 탱크에 이르기까지 다양한 배양 기술을 선택할 수 있다. 

조류는 햇빛, 이산화탄소 및 물만 있으면 살아갈 수 있다. 이들은 급속하게 증식하며 일년내내 수확하는 것도 가능하다. 기존의 옥수수, 콩, 팜(palm) 등과 같은 바이오연료 공급원료와는 다르게, 조류는 넓은 토지와 담수를 필요로 하지 않는다. 대신 조류는 자투리의 경작하지 않는 땅을 이용할 수 있으며, 폐수나 반염수(brackish water)를 사용할 수도 있다.
 
또한 조류는 팜, 콩, 캐놀라와 같은 바이오연료 생산 곡물보다 잠재적인 생산성이 더 좋다. 일부 회사들에 따르면, 비록 대규모 생산을 하는 것은 아니지만 로부터의 연료를 생산할수있다고 한다. 비교해 보자면, 은, 는, 은을 생산할 수 있다. 또 조류는 이산화탄소를 흡수할 수 있기 때문에 발전소, 시멘트 공장 및 다른 산업설비와 연계하여 이산화탄소를 포획하려는 계획도 고려중이다. 

 

▲ 미세조류 엘지 농장의 전경     ©환타임스

엘지농업이 극복해야할 점이 아직 많다. 2007년 5월 네이처(Nature)지에 기재된 기사에 따르면 엘지(Algae)는 다음과 같은 문제점을 지니고 있다. 과도한 직사광선은 엘지를 죽일 수도 있다. 일정한 온도유지가 필요하다. 과밀은 성장을 억제한다. 엘지가 만들어내는 산소”폐기물”은 물에서 꾸준히 없애줘야한다. 개방된 엘지 호수는 염분과 pH의 불균형을 야기하는 증발과 강우에 영향을 받기 쉽다. 토종 엘지는 때로 희망했던 품종보다 웃자라 이를 뒤덮어버리기도 한다. CO2 거품이 엘지의 세포를 파괴하기도 한다.

실제로 엘지 생산은 까다롭다. 너무 많은 직사광선은 엘지를 죽이기도 한다. 온도도 일정해야 한다. CO2 거품이 엘지의 세포를 파괴하기도 한다. 인공호수의 그러나 현재 엘지회사들의 주된 관심사는 바이오디젤이고 탄소 흡수는 보너스이다. “그것은 거대한 이익이 되겠지만 아직은 경제적 요인이 되지 않습니다‘라고 Solix 사의 기술임원인 바이런 윌슨이 말했다. ’현재는 연료 생산이 탄소 흡수보다 훨씬 더 중요합니다. 그러나 미국의 탄소 규제가 구조적으로 변화하게 되면 상황은 극적으로 변할 것입니다.‘ 

개방된 호수에서 조류를 배양할 때의 한 가지 문제점은 호수가 쉽게 오염될 수 있으며 침입종에 의해 잠식당할 수 있다는 것이다. 그래서 일부 회사들은 폐쇄공간에서 빛, 이산화탄소 및 물을 조절하면서 조류를 배양하는 방법을 선택한다. 그러나 광생물 반응기 (photobioreactor)가 불리는 폐쇄 배양 시스템은 경쟁력을 갖기에는 비용이 너무 높다는 약점이 있다. 생산원가뿐만 아니라 에너지밸런스와 폐쇄시스템 건설도 중요한 고려 사항이다. 

또 다른 문제점은 수 만 종의 가용한 미세조류 중에서 어떤 종을 선택하느냐는 것이다. 18년 간의 NREL 프로그램이 진행되는 동안, 연구팀은 300 종의 유망한 후보 종을 선택하기 위해 3,000 종 이상을 조사하였다. 일부 종은 자기 중량의 50wt% 이상을 생산할 수 있는 반면, 다른 종은 그렇게 생산성이 좋지 못하다. 

일부 회사에서는 원하는 물질을 얻기 위해 특정 조류 종에 유전자 조작을 가하는 실험을 하고 있다. 그러나 대부분의 회사에서는 조류로부터 오일을 수확하는 것에 집중하고 있는 반면, 바이오연료 신생기업인 Algenol Biofuels사는 에탄올에 사활을 걸고 있다. 많은 조류가 에탄올을 생산할 수 있지만, 산업적으로 충분한 양은 아니다. 세포를 터트려 오일을 추출하는 통상적인 방법 대신에 Algenol사는 자연적인 확산 과정을 통해 세포 외부터 에탄올을 배출할 수 있는 몇 개 종을 선택하였다. 

지방 특유의 엘지는 때로 이상적인 종보다 웃자라기도 한다. 이 문제는 아직 NREL에서 해결하지 못한 과제이다. 이러한 난제를 해결하기 위해 Solix 사는 엘지를 플라스틱으로 덮인 밀폐된 방에서 재배하고 있다. 그러나 캘리포니아 주의 LiveFuels사와 같은 일부 회사에서는 상업적으로 경쟁력있는 비용을 맞추기 위해 인공 호수에서 엘지를 재배한다.
 
Solix 사는 New Belgium 양조회사, 콜로라도 주립대학과 협약을 맺고 양조장 발효과정에서 생성되는 CO2를 빨아들이는 소규모의 상업 플랜트를 운영하고 있다. 나중에 Solix사는 발전산업으로 진출하려한다. 1 기가와트의 석탄발전소는 연간 6백만톤의 CO2를 배출하며 배출되는 CO2의 90%를 흡수하기 위해서는 16,500헥타르의 엘지 온실이 필요하게 된다. 엘지의 성공여부는 생산 비용을 낮추는 것이라는데 모두들 동의하고 있다. [박영숙 유엔미래포럼 대표]


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