버려지는 옥수수 속대로 항공유 만든다

에너지연, 농업폐기물을 레불린산으로 전환하는 기술 개발

버려지는 옥수수 속대로 항공유를 만드는 기술이 나왔다. 

한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 옥수수속대 같은 농업 폐기물을 바이오 항공유 생산을 위한 중간물질인 레불린산으로 전환하는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 

레불린산은 바이오매스 유래 당 성분의 최종 산화물 형태로, 바이오 항공유 같은 수송용 바이오 연료 및 바이오 플라스틱의 중간 원료로 활용 가능한 주요 플랫폼 물질이다. 

농업 폐기물 산처리 최적화 실험을 위한 소형 반응기 운전 (사진=에너지연)

기존 레불린산 생산 연구는 주로 꼬시래기, 모자반 등 식용 해조류를 원료로 사용한 반면, 이번 연구에선 목질계 바이오매스의 일종인 옥수수속대로 레불린산 생산 수율 20%를 달성했다. 레불린산 생산 원료 다변화 가능성을 제시했다.

에너지연 광주친환경에너지연구센터 민경선 박사 연구팀은 산촉매 농도, 반응 온도, 시간 등을 통계학적 방법으로 최적화해 옥수수속대 유래 레불린산 생산 수율을 최적화했다.

바이오연료를 생산할 때엔 바이오매스를 산화시켜 레불린산을 얻고, 이를 수소화해 4-하이드록시 발레르산을 얻는다. 4-하이드록시 발레르산이 바이오연료나 바이오플라스틱의 최종 원료가 된다. 

연구팀은 앞서 자연계에 존재하지 않는 레불린산 수소화 효소를 구조 기반 계산과학을 통해 개발한데 이어, 이번에 바이오매스에서 레불린산을 효율적으로 얻는 기술을 개발했다. 특히 레불린산을 만들 때 나오는 개미산을 4-하이드록시 발레르산 생산을 위한 수소화 공정에서 액상 수소 공여체로 활용, 공정의 경제성을 높였다. 바이오매스에서 생산된 모든 성분을 활용할 수 있다.  

민경선 박사는 "농업폐기물을 바이오리파이너리의 원료로 활용, 레불린산과 같이 다양한 최종 산물로 확장 적용할 수 있는 중간 원료로 전환하는 산화 공정을 개발했다"라며 "탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 

이번 연구는 한국에너지기술연구원 기본사업인 '바이오항공유 생산 수율 10배 향상을 위한 non-natural 생촉매 개발연구' 과제의 일환으로 수행됐으며, 학술지 '바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)'에 게재됐다.