[지앤이타임즈 송승온 기자]  “화이트 바이오는 기후변화와 미세먼지에 대한 솔루션에 될 것입니다. 화이트 바이오를 통해 공장굴뚝에서 나오는 짙게 오염된 연기를 깨끗한 백색 연기로 바꿀 수 있는 날이 오기를 기대합니다”.

대성그룹(회장 김영훈)은 미생물을 활용한 청정에너지 최신 트렌드와 전망을 조망하기 위해 20일 조선호텔에서 ‘2019 대성해강미생물포럼’을 개최했다.

이날 김영훈 회장은 “기후변화와 피해갈 수 없는 화석연료의 고갈 문제에 있어 바이오기술이 빠르게 부상하고 있다”며 “바이오기술은 고부가가치 산업으로 다양한 제품과 서비스, 하이테크 기술이 함께 융합되는 분야”라고 말했다.

바이오 산업은 레드 바이오(질병의 예방 및 치료 기술), 그린 바이오(농수산업 기술), 화이트 바이오(바이오에탄올 등의 친환경 기술)로 나눌 수 있다고 김 회장은 설명했다.

특히 화이트 바이오의 경우 환경적인 측면에서 완전히 자유롭지 못한 태양열이나 풍력 등 재생에너지 산업의 한계를 뛰어넘을 수 있는 해결책이 될 것이라고 밝혔다.

김영훈 회장은 “대성그룹 역시 폐기물 에너지화 프로젝트에 10년이상 투자해 오고 있다. 이는 지구온난화와 기후변화 대응에 당장의 완화책은 될 수 있으나 여전히 단기적 솔루션에 불과하다”며 “심지어 재생에너지도 부정적 영향에서 완전히 자유롭지 못하다”고 전했다.

이어 “화이트 바이오를 통해 보다 장기적인 관점에서 기후변화 대응에 대한 근본적인 돌파구를 찾아내기 위한 연구를 계속해야 한다”고 강조했다.

해외시장 분석보고서(Analyst view)에 따르면 화이트 바이오 시장 가치는 지난 2017년 2380억 달러로 추산됐으며 2021년까지 매년 7.5% 성장할 것으로 전망됐다.

김 회장은 “기후변화와 미세먼지에 대한 솔루션이 시급해진 현재 화이트 바이오 산업은 천문학적인 금액의 투자와 인재 유치가 지속되고 있다”며 “화이트 바이오 부문에서 활발히 활동을 펼치는 그룹 CEO로서 공장굴뚝에서 나오는 짙게 오염된 연기를 깨끗한 연기로 바꿀 수 있는 날이 오기를 기대한다”고 밝혔다.

한편 현재 세계에너지협의회(WEC) 회장직도 맡고 있는 김영훈 회장은 에너지와 환경산업의 미래는 바이오 기술에 그 열쇠가 있다는 신념으로 매년 대성해강미생물포럼을 진행해 오고 있다. 

◆ 미생물 이용 전력생산, 에너지문제 해결 가능

이날 주제발표에 나선 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 이용해 전력을 생산하는 방법이 다양한 에너지관련 문제를 해결하기 위한 접근방법이 될 수 있다고 강조했다.

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 이용한 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. 

◆ 미세조류 내 합성가능한 ‘글리세롤’ 주목

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 톤당 1300~2500달러의 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.

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 이용해 다양한 화합물(연료, 화학물질 및 약품 등)을 생산할 수 있는데, 크리스탈라 프래더 교수는 대사공학의 원리를 이용해 다양한 화합물의 생물학적 합성 경로를 설계하는 연구를 진행 중이다.

이를 ‘retro-biosynthetic design’ 이라 하고, 이는 합성생물학을 이용해 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.