`바이오 슈가` 국내 최초 대량 생산 가능

↑ 한국화학연구원이 자체 생산에 성공한 바이오 슈가 고부가가치 부산물 [사진 제공 = 한국화학연구원]

국내 최초로 바이오슈가를 고부가가치 부산물과 함께 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 바이오슈가는 억새 등 식물 바이오매스로 만든 공업용 포도당으로 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 바이오 섬유 등 바이오 화학제품의 기초 원료로 쓰인다.
5일 한국화학연구원은 "바이오화학연구센터 책임 연구원 유주현 박사팀이 시험용 공장에서 바이오슈가와 고부가가치 부산물을 국내에서 처음 생산하는 데 성공했다"며 "향후 상용화까지 염두에 둔다면 최근 빠르게 성장하고 있는 바이오화학시장 선점도 가능하다"고 밝혔다. 현재 바이오슈가 상용화에 성공한 기업은 미국의 아메리칸 프로세스와 영국 코멧바이오 등 소수에 불과하다.
연구진이 개발한 이 기술은 화공약품 없이 물을 주로 쓴다는 게 특징이다. 비용 부담이 많은 정제 공정과 폐기물 발생이 없으면서도 고부가가치 부산물을 얻을 수 있어 경제성이 높다.

↑ 비식용 식물 바이오매스 원료 바이오슈가 제조 공정 [사진 제공 = 한국화학연구원]

바이오 슈가 제조 과정은 우선 억새풀을 잘게 부숴 곤죽을 만든 후 눌러서 짜내는 것으로 출발한다. 습식분쇄와 압착공정을 거친 다음 첫 번째 부산물인 액상비료와 생리활성물질을 얻게 되는데, 이후 액체와 분리된 고체를 고온·고압에서 푹 찌면 두 번째 부산물 자일로스와 식이섬유를 얻게 된다. 이어 기계적 정쇄와 효소 가수분해 공정을 거쳐 포도당을 추출하고 당용액을 분리해야 한다. 그래야 세 번째 부산물인 리그닌 함유물을 고체로 얻을 수 있다. 마지막으로 당용액을 에너지 절약형 공정으로 농축하게 되면 공업용 포도당인 바이오슈가가 만들어진다.
이를 통해 연구진은 1일 기준으로 바이오슈가 70㎏(포도당 기준)와 고부가가치 부산물인 액상비료 200L, 자일로스·식이섬유 200L, 리그닌 50㎏ 등 바이오화학제품 기초원료를 생산할 수 있었다. 단일 공정으로도 바이오슈가 이외 다양한 고부가가치 부산물이 만들어진 셈인지라 상용화에 성공한 외국 기업들보다 경쟁력이 높다는 평가가 나온다.
유주현 한국화학연구원 책임연구원은 "화공약품을 사용하여 바이오슈가를 만드는 기존 공정은 고부가가치 부산물이 거의 나오지 않아 수익성에 문제가 있다"면서 "이에 비해 우리 기술은 고부가가치 부산물 생산이 가능하고 정제 비용이 들지 않아 빠른 시일 내에 상용화가 가능하다"고 자신했다.
한국바이오경제연구센터에 따르면 전 세계 바이오화학 제품 시장 규모는 2017년 기준 약 3490억 달러다. 2022년에는 전체 화학산업의 22%를 2050년에는 50%가량을 차지할 것으로 전망된다.
[김시균 기자]