October 21,2019

해조류가 바이오매스 시대 열까

지상 식물에 비해 기름 수확량 20배 이상

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기후변화에 대한 우려가 높아지면서 온실가스를 방출하는 화석 연료에서 벗어나 재생 가능한 에너지원으로 전환하려는 노력이 가속화되는 추세다. 전 세계는 2012년부터 2017년까지 100만 메가와트(MW)에 이르는 신재생 에너지 용량을 추가해, 이제는 전력 수요의 약 24%를 차지하게 됐다.

하지만 아직 시작일 뿐이다. 선진국들은 신재생 에너지로 100% 동력을 얻는다는 목표를 세우고 있으며, 이는 재생 가능한 발전 분야에서는 엄청난 기회다. 태양광, 풍력, 바이오매스, 지열 등이 요즘 주목받고 있는 신재생 에너지다.

그런데 최근 들어 해조류가 바이오매스의 좋은 대안으로 떠오르고 있어 화제다. 바이오매스란 화학적 에너지로 사용 가능한 식물, 동물, 미생물 등의 생물체, 즉 바이오에너지의 에너지원을 의미한다.

높은 경작지 효율성과 에너지 변환 능력을 가진 해조류가 바이오매스의 최적 작물로 주목받고 있다. © Image by bluebudgie from Pixabay

높은 경작지 효율성과 에너지 변환 능력을 가진 해조류가 바이오매스의 최적 작물로 주목받고 있다. © Image by bluebudgie from Pixabay

미국 우즈홀해양연구소(WHOI)에서는 12명의 과학자들로 구성된 해조류 태스크포스팀이 꾸려져 최근 뉴잉글랜드의 한 농장에서 다시마의 번식 특성을 연구하고 있다. 이 프로젝트의 목표는 해안 농장에서 대규모로 다시마를 재배한 후 그것을 바이오 연료로 만들어 수백만 채의 집과 자동차에 에너지를 공급하는 것이다.

과학 전문 매체 ‘Phys.org’에 의하면, 연구진은 양질의 균주를 생산하기 위해 고안된 다시마 번식 프로그램을 개발 중이다. 최적의 가닥에서 포자를 추출한 후 종자은행에서 제공받은 수백 개의 포자와 다시 결합해 새로운 유전자형을 만들어 2세대를 생산하도록 하는 연구가 이어지고 있는 것이다.

이렇게 만들어진 새로운 변종은 올 10월에 뉴잉글랜드 주변의 해안 농장에 심어질 예정이다. 계획대로 진행될 경우 내년 봄에는 기존 다시마보다 더 크고 더 강인하며 수확량이 더 많아 바이오 연료 생산에 이상적인 다시마를 수확할 수 있다.

1헥타르당 생산량이 팜유의 3배 이상

해조류가 바이오매스의 주요 자원으로 주목받는 이유는 높은 경작지 효율성 때문이다. 팜유의 경우 1㏊당 생산 가능량이 연간 6000ℓ, 유채씨유는 1000~1500ℓ인데 비해 해조류는 2만ℓ를 생산할 수 있을 정도로 경작지 효율성이 높다.

또한 해조류들은 작은 발전소라 불릴 만큼 에너지 변환 능력에서 최고의 효율을 보여주고 있다. 이들은 하루 만에 2배 이상 성장시킬 정도의 매우 빠른 속도로 햇빛을 생명에너지로 변화시킬 수 있는데, 생성된 에너지 대부분이 이후 정제 과정을 통해 바이오디젤로의 가공이 가능하다.

해조류 배양에서 얻을 수 있는 에너지양은 같은 넓이의 토지 면적, 같은 시간 및 물을 투자해서 지상에서 기른 식물들에 비해 20배 이상의 기름을 수확할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 해조류는 화석연료 고갈과 기후변화에 처한 인류의 희망으로까지 간주되고 있다.

전체 에너지 소비량 중 재생에너지 소비량의 비중을 2023년에 16%까지 달성한다는 목표를 세운 네덜란드에서도 해조류를 바이오에너지 원천으로 삼기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 친환경 가스를 생산하기 위해서는 다량의 바이오매스가 필요한데, 육지에서의 생산량이 충분하지 않아 바다로 눈을 돌린 것이다.

대한무역투자진흥공사(KOTRA) 암스테르담무역관에 의하면, 네덜란드의 유류 플랫폼 엔지니어링 업체 인라다(Inrada)는 1㏊당 800톤의 해조류를 생산할 수 있는 해상 플랫폼을 선보였다. 지름 113m, 면적 1㏊인 이 플랫폼은 작은 해조류가 로프를 따라 몇㎝ 간격으로 둥근 모양을 형성하는 강화 튜브로 이루어져 있으며, 2~3개월 만에 해조류를 수확할 수 있다.

북해 9% 면적 재배하면 전 가구 에너지 공급 가능

최근 남아공 케이프타운 앞바다에서 진행된 실험에서 800톤의 해조류 바이오매스를 수차례 생산할 수 있음이 증명됐다. 이 정도의 수확량이면 연간 16만㎥의 바이오가스 또는 12만㎥의 메탄가스를 만들 수 있다.

인라다 사의 관계자는 북해의 12㎞×10㎞에 해당되는 면적에서 잠재적으로 10억㎥의 해조류 바이오가스를 생산할 수 있을 것으로 예상했다.

한편, 네덜란드 응용과학연구소(TNO)의 산하 기관인 에너지연구센터는 세계 최초로 하루 50㎏ 규모의 해조류를 공정에 이용하기 시작했다. 이들의 연구활동 중 하나는 해조류를 당, 단백질, 미네랄 등으로 분해해 바이오연료 생산에 적합한 당 시럽을 개발하는 것이다. 이 과정에서 지속 가능한 플라스틱, 섬유를 위한 원료와 감미료, 항산화제, 미네랄 등의 반제품도 생산할 수 있다.

해상에서의 해조류 대규모 재배는 연안 풍력발전소 및 양식장과 쉽게 결합될 수 있다는 점에서 더욱 눈길을 끌고 있다. 네덜란드는 지속 가능한 전력 생산량의 60%를 풍력발전 터빈에서 얻고 있다. 또한 양식장과의 결합에서는 해조류가 물의 노폐물을 흡수하므로 가치 있는 공생으로 이어진다.

TNO 관계자는 네덜란드 북해의 9%에 해당되는 면적에서 해조류를 재배할 경우 네덜란드 모든 가정에 에너지를 공급할 수 있는 바이오연료를 충분히 생산할 수 있다고 주장했다.

또한 네덜란드 천연가스회사의 의뢰로 진행된 한 연구 결과에 의하면, 2035년에는 해조류 등 네덜란드 해역에서 나오는 바이오매스가 전체 잠재 바이오매스의 26%를 점유할 것으로 예상됐다.

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