'화이트바이오'가 미래에너지원의 중심으로 성장할 것으로 보인다.
대성그룹은 20일 조선호텔에서 '대성 해강 미생물포럼'을 열고 미래에너지원으로 미생물을 이용한 화이트바이오 산업에 대해 토론하는 자리를 마련했다.
행사에 앞서 오세정 서울대학총장은 축사를 통해 "인류는 현재 기후변화, 지속가능 에너지원 확보 등 다양한 변화가 요구되고 있다"며 "앞으로 미생물을 이용한 바이오에너지에 관심이 모아질 것이며 미생물을 통해 관련 새로운 시장이 형성될 것"이라고 말했다.
또 그는 "과거에는 휘발유나 원유에서 농업공업을 통해 미생물을 취득했으나 4차 산업혁명과 AI, 빅데이타 등 산업기술이 발전하면서 어떻게 미생물을 확보하느냐가 진정한 강국으로 나갈 수 있을 것"이라며 "바이오 미생물은 다양한 분야에서 상용화되는지 관심이 높은 상황"이라고 강조했다.
이어 김영훈 대성그룹 회장은 환영사에서 "대성해강 미생물포럼이 해를 거듭해 갈수록 바이오산업이 메인 토픽으로 자리 잡고 있다"고 평가하고 "기후변화, 인구고령화로 질병, 식량과 식수의 부족, 환경오염, 석유를 포함한 에너지 자원의 대안으로 바이오기술이 급부상하고 있다"며 "바이오기술은 일반적으로 부가가치가 높고 IT/NT/ET 등 하이테크와 융합해 다양한 제품과 서비스로 발전하고 있다"고 말했다.
김 회장은 "현재 바이오 산업은 3가지로 섹터로 구분되고 있는데 레드바이오, 그린바이오, 그리고 화이트바이오"라며 "화이트바이오 기술은 공장 굴뚝의 검은 연기를 하얀색으로 바꿀수 있다는 의미를 담고 있다"고 설명하고 기후변화, 미세먼지 등 환경에 대한 높은 관심으로 향후 빠르게 성정할 것으로 전망된다"고 진단했다.
특히 화이트 바이오 시장은 지난 2017년에 2389억 달러의 시장 규모로 매년 7.42%의 성장을 보이고 있다는 점이다.
대성그룹은 화이트바이오 모범 기업으로 폐기물 자원화 분야에 10년 이상 투자해온 기업이다. 대성환경에너지는 이미 지난 2006년부터 대구시 방천리 위생매립장의 쓰레기에서 발생하는 혐기성 미생물 분해를 통해 매립가스를 포집, 1만5천여 가구에 청정에너지를 공급하고 있다.
한편 대성해강포럼은 올해로 3회째를 맞고 있으며 지난 해에는 쓰레기 대란를 이슈로 바이오 부탄올 관련 기술과 미생물을 활용한 기술을 소개해 큰 호응을 얻은 바 있다.
◆Derek R. Lovley
매사추세츠 주립대 데렉 러블리(Derek R. Lovley) 교수는 “미생물의 전기 전도성 활용 지속가능한 에너지”라는 주제로 발표했다. 러블리 교수는 지난 30년간 지오박터(Geobacter)의 전자전도성을 연구한 전문가로 미생물을 이용하여 전력을 생산하는 방법이 다양한 에너지관련 문제를 해결하기 위한 접근방법이 될 수 있다고 말했다.
지오박터는 시토크롬(cytochrome)이라는 색소단백질을 많이 가진 붉은색의 미생물로 토양 속에 많이 존재하는 산화철(Fe(III))을 이용하여 산화환원 반응을 하는 전기전도성이 뛰어난 미생물이다. 이때 지오박터의 3 나노미터(nm)에 불과한 나노와이어에서 전기전도성 반응이 일어나게 되며 러블리 교수는 나노와이어의 높은 전기전도성, 그리고 지오박터의 이산화탄소를 이용 한 메탄의 생산과 관련한 연구결과를 발표했다.
그는 동료교수와 함께 지오박터의 단백질 나노와이어를 이용한 얇은 필름을 제작, 공기 중의 이산화탄소를 재료로 하여 전기를 생산하는 실험을 진행중에 있다. 뿐만 아니라 지오박터는 벤젠, 우라늄 등의 유해물질을 친환경적으로 생분해 할 수 있으며 이러한 생물정화에 관한 연구에 대해서도 언급했다.
반면 상업화를 위한 연구를 진행 중에 있지만 미생물만을 이용한 에너지 문제 해결은 아직 어렵기 때문에 부단한 연구가 필요하다는 것을 강조했다.
◆Sung-Hoon Park
울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 박성훈 교수는 3-하이드록시프로피 온산(이하 3-HP)’을 생산하는 미생물 균주 및 공정을 개발한 연구결과에 대해 발표했다.
2005년 정부의 소규모 프로젝트로 시작한 박성훈 교수의 연구는 E.coli, Pseudomoniae sp와 같은 미생물의 유전자 발현을 증폭시켜 3-HP의 생산량을 증대하는 연구결과를 발표하며 3-HP의 상업화, 나아가 화이트 바이오(에너지, 소재 관련 바이오공학), 미생물을 이용한 에너지 문제 해결을 위한 연구를 진행 중에 있다. 뿐만 아니라 3-HP 생물학적 생산에 필요한 글리세롤(glycerol)은 미세조류 내에서 합성이 가능하며 재가공이 필요하지 않은 친환경적인 에너지문제 해결방법이 될 수 있음을 시사했다.
3-HP는 $1,300~2,500/ton의 비교적 저렴한 생산가로 합성할 수 있는 플라스틱 합성의 기본 재료라고 할 수 있으며 우리 실생활에 다방면의 도료, 안료, 기저귀와 같은 제품의 생산에 사용된다. 관련 제품들의 세계 시장 규모는 11조원에 달한다.
◆Kristala L. J. Prather
미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 크리스탈라 프래더(Kristala L. J. Prather) 교수는 “미생물 화학 공장”에 대해서 발표했다. 프래더 교수는 미생물 기반 바이오 에너지와 에너지 효율 개선 분야 전문가이다.
미생물의 생체 반응을 이용하여 다양한 화합물(연료, 화학물질 및 약품 등)을 생산할 수 있는데, 크리스탈라 프래더 교수는 대사공학의 원리를 이용하여 다양한 화합물의 생물학적 합성 경로를 설계하는 연구를 진행 중이다.
이를 "retro-biosynthetic design“ 이라 하고, 이는 합성생물학을 이용하여 원하는 물질의 생산량을 높이는데 그 목적이 있다.
프래더 교수는 아세톤 및 페니실린 등과 같은 미생물로부터 얻어지는 유용한 화합물의 상업화를 위한 합성 경로를 설계하는데 지속적인 노력을 소개했다.