미국은 California, New Mexico, Colorado, Texas주 등이 적극적인 투자와 기술 개발에 박차를 가하고 있으며 특히 California주의 San Diego는 UCSD의 학자들과 기업들이 SD-CAB (San Diego - Consortium for Algae Biotechnology)를 구심점으로 미세조류 기반 최신 바이오에너지 생산 기술을 개발하고 있다.
미국 DOE (Department of Energy)는 지구온난화 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해 지난해 “American Recovery and Reinvestment Act of 2009”를 통해 대학 및 연구소의 R&D를 포함한 미세조류 생물연료 사업에 오백만 달러를 지원하였고 올해에만 생물연료 인프라 구축사업을 위해 팔백만 달러 규모의 프로그램 지원을 목표로 하고 있다.
현재 미세조류 기반의 바이오연료 생산에 대한 연구개발과 투자에 발맞추어 많은 기업들이 새롭게 창업되고 있으며 미국의 Algenol Biofuels, Solix Biofuels, Sapphire Energy 및 Solazyme사 등은 담수조류를 이용하여 성공적으로 상업적인 바이오에탄올/디젤 생산에 돌입하는 중이다.
이스라엘의 Seambiotic사는 해수조류를 이용해 공장배기가스(flue gas)를 포집하여(capture) 바이오디젤을 생산하는 설비를 성공적으로 구축하였다. 해조류 연료 생산 회사인 솔라짐 (Solarzyme)사는 독특한 폐쇄농장에서 2012년까지 가격경쟁력을 갖춘 바이오 오일 생산이 계획되고있다.
ABS의 규정에 따른 연구개발 수행 중인데, 지구촌의 생물다양성협약, 유전자원 접근 및 이익공유(ABS, Access and Benefit Sharing on Genetic Resources) 규정 등의 발효에 따라 전 세계적인 생물자원의 주권화에 적절히 대응해야한다. 미국 에너지성(US DOE)에서는 2009년 Biomass Program의 일환으로 "National Algal Biofuels Technology Roadmap"을 작성하여, 국가 차원의 체계적 기술개발 및 지원을 추진하고 있다.
세계적인 정유회사인 Exxon Mobil社는 유전자 과학자인 Craig Venter가 창립한 Synthetic Genomics Incorporated (SGI)와 향후 5년간 6억 달러(7,000억원) 규모의 파트너쉽을 맺고 미세조류로부터 바이오연료 생산연구 시작(2009년)하였다. 미국의 경제일간지 WSJ(2009. 10. 19.)은 미래를 바꿀 수 있는 5가지 기술로서 1) 우주 태양에너지 발전, 2) 고성능 차량용 전지, 3) 유틸리티 저장, 4) 탄소 포집 및 저장, 그리고 5) 차세대 조류연료를 선정하였다. 전 세계에 걸쳐 다양한 벤처기업이 바이오연료 생산 연구 진행중이지만 아직까지 상업적 수준의 생산성을 갖추지는 못하고 있다.
조류연료 생산의 공정별 breakthrough 기술개발, 미세조류의 균주선별, 배양, 수확, 에너지 전환의 각 공정별로 난제 해결을 위한 breakthrough 기술개발, 조류연료 생산에 필요한 원천기술로 평가되는데, 미국 에너지성에서 작성한 "National Algal Biofuels Technology Roadmap"에 의하면 미세조류 종 선정에서 바이오연료 생산까지는 약 2,000여개의 각기 다른 경로가 존재한다고 한다.
유럽의 연구활동이 활발하다. 영국대학교 엘지 생산 전문: University of Glasgow, University of Brighton, Cambridge University, University College London, Imperial College London, Cranfield University. 스페인 세빌리아의 마이크로엘지 바이테크 그룹인 The CSIC´s Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (Microalgae Biotechnology Group, in Sevilla, Spain) 엘지연료 생산중이다.
리진 오일 주식회사는 오일 추출 시스템들을 공급하는 벨기에의 데스멧 발레스트라 (Desmet Ballestra)사와 단일 추출기술의 상업화 공동 개발이 시작되었고, 대량생산을 위한 엘지 연구는 주로 마이크로 엘지에 초점이 맞추어져 있다. 마이크로 엘지를 선호하는 이유는 상대적으로 덜 복잡한 구조와 빠른 성장률, 높은 함유량을 가지고 있기 때문이다. 현재 대부분 상업화 단계보다는 초기 시작단계와 R&D 단계에 있다. 아직 대규모로 알재 오일에서의 바이오디젤 생산 과정을 완전히 상업화하거나 산업화한 기업은 없다.
비록 조류가 대체에너지 분야에서는 상대적으로 늦게 부상한 것이지만, 수 십 년간 에너지원으로써의 조류에 전망에 대해 연구가 진행되어 왔다. 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)은 조류를 이용한 바이오연료 생산에 대한 연구를 1978년 시작했지만, 1996년 석유가격이 급락하면서 연구가 중단된 바 있다. 연구팀은 다른 조류에 의한 오염과, 실험실 조건을 현장에 적용하는 것에 대한 어려움에 부닥치기도 했다.
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조류의 많은 가치 중 하나는 불필요한 이산화탄소를 활용하는 것과 깨끗한 담수가 아니더라도 생존할 수 있다는 점이다. 조류는 반염수나 잡배수(gray water)를 이용할 수 있기 때문에, 귀중한 수자원을 위해 곡물과 경쟁하지 않아도 된다. Solix Biofuel사는 콜라라도 남서부 지역에 건설한 데모 공장(demonstration plant)을 가동하기 시작하였으며, 이곳에서는 메탄생산공장으로부터 끌어올린 이산화탄소와 물을 이용해 조류 배양에 사용하고 있다. 이 공장에서는 현재 1,500 gal/ac/yr의 속도로 오일을 생산하고 있으며, 목표는 4,000 ~ 5,000 gal/ac/yr이다.
지난 7월 액손모빌 사는, 바이오기술 회사인 Synthetic Genomics 사와 함께 조류 기반의 바이오연료 연구분야에 6억 달러를 투자하고 있다고 발표한 바 있다. 2008년 Solazyme사는 바이오연료 개발을 위해 세브론과 파트너쉽을 강화하였으며, Algenol사는 최근 다우화학과의 공조를 공표하였다. 2009년 8월, BP는 조류로부터의 영양보조제 개발에 특화된 Martek Biosciences사에 천억 달러 이상을 투자하고 있다고 발표하였다.
(출처: http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/es902509d)
북미 지역에서 가장 큰 수송 회사 중 하나인 제이비 헌트 트랜스포트 서비스 주식회사(J.B. Hunt Transport Services, Inc.)와 조류(藻類; algae) 기름 생산회사인 선에코 에너지(SunEco Energy)사는 제이비 헌트사가 선에코 에너지사의 특허 기술을 이용한 천연 조류 기름으로부터 만들어지는 바이오디젤의 주 구매회사로 만들어주는 공동 협력 계획을 발표하였다. 제이비 헌트사는 10,000대의 트랙터를 이용하며 1년에 1억 갤런의 연료를 사용한다.
양사는 캘리포니아주의 치노에 있는 선에코 에너지사의 파일럿 플랜트에서 생산된 100% 천연 조류 기름으로부터 만들어지는 바이오디젤을 사용하는 다수의 실험들을 성공적으로 완료하였다. 일반 상용 디젤과 각각 20%, 50%씩 조류 바이오디젤을 혼합하여 사용하는 이 실험들은 초저유황 디젤(Ultra low sulfur diesel, ULSD)과 비교할 때에 마력의 저하없이 배출되는 입자상 물질의 하였음을 발견하였다. 선 에코 A-50 혼합 디젤은 2.5%의 불투명도를 보여주었다. 일반적인 디젤의 불투명도는 14%이다.
제이비 헌트사의 엔지니어링 수석 부사장인 게리 휘커(Gary Whicker)는 자사의 연료 탱크들에 주입한 대체 에너지 자원을 찾는 일이 회사와 미국을 위한 좋은 사업 기회이며 미국의 연못들에서 성장하는 조류로부터 공급받아 재생 연료를 생산하는 선에코사의 혁신적인 공정이 흥미로운 선택이라고 말했다. 덧붙여서 조류 기반의 바이오디젤을 이용한 초기의 실험은 성공적이었고 제이비 헌트사는 저비용, 저탄소 목표를 달성함과 동시에 더욱 안전하게 에너지를 공급하기 위하여 선에코 에너지사와 협력하는 기회를 얻게 되어 기쁘다고 말했다.
재생 수송 연료들과 공정의 부산물로서 고품질의 동물 사료 제품이 되는 기타 기름 기반의 제품들을 생산하기 위해 적합한 기름 제품을 생산하기 위하여 선에코사의 특허 기술은 감시할 수 있는 환경 조건에서 자연적으로 성장하는 조류종을 이용한다. 선에코사는 현재 미국과 국제 시장에서 생산된 기술의 대형화를 시도하기 위하여 추가 자금 확보를 진행하고 있다. 또한 캘리포니아의 임페리얼 밸리 지역에서 대규모의 개발을 진행하려고 한다.
선에코사에 의해 생산되는 최초의 상업용 제품은 이다. 이 제품은 바이오디젤로 정제되기에 적합하거나 재생 디젤을 생산하기 위하여 상업용 디젤과 최대 50%까지 혼합될 수 있다. 연못들에서 자연적으로 존재하는 조류종을 성장시키고 수확하기 위한 특허 기술을 사용하는 선에코사는 현재 적어도 할수있다고 주장한다.
현재 토지에서 모든 기술의 적용없이 현재 단계의 경작을 통해 선에코사는 매일 40,000갤런의 바이오원유를 생산하고 공급하기를 희망한다. 조류 생산이 확대되고 현장공정을 위한 허가가 2009년 4분기에 완료되면 1에이커의 지역에서 33,000갤런의 기름을 생산할 것이다. 이 제품은 현재 저유황 디젤과 최대 50%까지 혼합되어도 윤활성과 열량 또는 세탄가의 손실이 없다. 또한 시킨다. 선에코사의 기술은 5년 이상 개발되고 있으며 지난 2년 동안에 파일럿 설비들을 운영해 왔다.
한편 엘지의 기대 및 파급효과로는 이산화탄소 저감으로 기후변화에 대응하고, 지구온난화의 경감, 탄소배출권의 확보를 통한 경제적 우위 선점할 수 있다. 또한 축산폐수의 고차처리를 통한 수질개선 효과, 미세조류 배양으로 축산폐수의 질소, 인 저감효과, 환경정화와 유용물질 생산 동시 달성, 다양한 바이오에너지 생산으로 에너지 위기 대응, 바이오디젤, 에탄올, 메탄 등 다양한 바이오에너지 생산, 에너지의 자체 생산으로 경제적 가치 창출 및 에너지안보 차원에서 중요하다.
하절기 한국의 수계에서 녹조현상을 일으키는 자연적 생장속도가 우수한 토착 미세조류자원 확보가 중요하며, 생물학적 개량을 통한 균주개발, 유전적 개량을 통해 한국형 미세조류 생산에 최적의 형질을 보이는 균주 개발, 미세조류 바이오매스 생산으로부터 바이오에너지 추출과정까지 최적화된 체계적인 생산 체계 개발이 시급하다.
가장 경제적인 형태인 개방형 연못 배양 시스템은 전 세계 상업적 미세조류 배양시설의 90%이상을 차지하고 있다. 따라서 환경에서의 유전자 조작균주의 위해성 평가가 필요하며 배양시설의 살균 및 정화시설 개발도 요구된다. 바이오에너지 생산 최적 균주의 개발과 동시에 항시적인 주변 환경 모니터링 체계가 필요하다.
한국의 연구는 1998년 과학기술부의 환경기반기술 개발 중점사업으로부터 시작되어 진행되다가 최근 미세조류를 이용한 생물연료 생산연구에 대한 관심이 높아지면서 지식경제부의 신재생에너지기술개발사업(07~10)과 전력산업연구개발사업(07~10) 그리고 국토해양부의 미래해양기술개발사업(08~10) 등에서 관련 기초연구가 시작된 단계이다.
하지만 미국이 2020년에 석유를 대체할 에너지로 뉴멕시코와 알라바마주 등이 발표하였고, 한국에서도 석유는 구할수 없는 자원이지만 엘지는 손쉽게 한국에서도 구하고 재배가능하여 한국이 중동으로부터의 에너지독립을 가져다줄 유일한 에너지원이 될 전망이다. [박영숙 유엔미래포럼 대표]
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