전병훈 연세대 교수팀, 초음파로 '글루코오스' 추출 성공
미세조류 특성 파악…바이오에너지 시장에 큰 영향 기대

미래창조과학부와 한국연구재단은 전병훈 연세대 환경공학과 교수 연구팀이 초음파를 이용해 폐수속 미세조류에서 바이오에탄올 생산에 쓰이는 당분을 추출하는데 성공했다고 2일 밝혔다.

강이나 호수, 폐수에서 서식하는 미세조류는 사탕수수, 콩 등과 같은 다른 육상식물보다 손쉽게 확보할 수 있다. 또 3세대 바이오매스인 미세조류에서 추출된 탄수화물은 혐기발효에 이용돼 수소나 에탄올 같은 바이오 에너지를 생산할 수 있다. 이 때문에 바이오매스로 활용 가능한 미세조류를 발굴하기 위해 미세조류로부터 탄수화물 구성성분을 얻어내고 이를 박테리아를 이용한 발효공정의 원료로 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

하지만 기존 화학물질을 이용한 탄수화물 추출 방법은 화학물질에 의한 탄수화물의 성분변화가 있을 수 있고, 혐기발효 과정에서 박테리아에 영향을 미칠 수 있다는 한계가 있었다. 연구팀은 폐수처리장 유출수에서 배양한 미세조류 세포를 초음파로 파쇄해 탄수화물을 회수하고, 이 가운데 약 60%의 '글루코오스' 성분을 확보하는데 성공했다. 이는 사탕수수와 전분에서 회수된 탄수화물의 에너지 회수율 85%보다 조금 낮은 수준이다.

또 연구팀은 초음파로 세포벽을 파괴할 때 생성되는 '히드록실 라디칼'이 수용액내 유기탄소의 용해도를 높임으로써 결과적으로 회수율을 높였다. 이와 함께 콜로이드간의 정전기적 안정화로 파쇄된 바이오매스가 침전되지 않고 널리 확산돼 박테리아의 접근성을 높인 점도 회수율에 기여했다는 것이 연구팀의 설명이다.

전 교수는 "에너지 신성장동력 국가로 지속적인 우위를 선점하기 위해서는 환경오염 물질인 미세조류의 잠재력을 이해하고 에너지 회수율이 높은 바이오매스를 지속적으로 확보하는 기술이 필요하다"며 "미세조류의 특성을 파악한 이번 연구결과는 향후 바이오 에너지 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이번 연구는 미래과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 에너지 분야 학술지 'Biotechnology for Biofuels' 최신호 온라인판에 게재됐다.

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