▲(주)아이엠비즈 김영남 대표이사

그러나 현재 1,2세대 바이오에너지의 원료로 사용되는 콩이나 옥수수, 셀룰루스 등은 인류의 식량이나 동물사료이므로 바이오에너지의 원료로 쓰였을 때 곡물가격의 상승을 유발해 엥겔지수에 부정적 영향을 미쳐, 저탄소 친환경연료인 바이오에너지의 소비확대가 되지 못하고 있다. 또한 아직까지 화석연료보다 생산비용이 2배 이상 높아 경제논리로 해결할 수 없다는 문제가 있다.

조류 에너지 이용은 원시시대 바닷가에서 원시인들이 말린 조류를 불쏘시개 혹은 동굴 속에서 등불로 사용하던 것이 시발점이라 볼 수 있다. 바이오에너지의 3세대에 해당하는 미세조류는 습지대나 연못 담수호, 바다와 같은 수상환경에서 서식하는 식물성 플랑크톤으로 최하위 먹이사슬로 단세포 미생물이다. 다른 식물들과 마찬가지로 조류는 성장하기 위해 햇빛, 이산화탄소, 물이 필요하며 광합성이라는 중요한 생화학과정이며 햇빛에너지를 화학에너지로 전화시킨다.

미세조류의 탄수화물은 에탄올로 변환이 가능하고 지질은 에스테르를 통해 디젤 전환이 가능하다. 또한 단백질은 식품이나 동물사료, 미용재료, 의약품 산업에 사용된다. 미세조류는 성장환경이나 조건에 따라 대두보다 재배단위당 200배 이상 오일생산성을 갖는다.

미세조류에서 추출한 오일로 제조된 바이오디젤의 경우 항공기에 사용되는 항공유로도 적합할 만큼 그 품질이 우수한 것으로 알려져 있으며, 얼마 전 해외에서 항공기를 이용해 성공적인 시험비행을 하기도 했다. 바이오디젤의 원료로서 미세조류는 고급원료이며, 기존 유지작물을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 수질오염 방지를 위한 해결책으로 역할도 기대된다. 미세조류 배양을 통해 하수오염원인 축산분뇨나 생활오폐수, 음식물찌꺼기 등을 미세조류의 먹이자원으로 사용해 저비용으로 미세조류를 배양하고 인, 질소 등 수질오염원을 원천적으로 하천유입을 막을 수 있다. 농지로부터 유입된 비료성분이나 하폐수처리장의 방류수의 질소, 인으로 하천에 부영양화를 야기해 이를 자연이 치유과정에 발생한 수체 녹조를 수확해 성분분리 과정을 거치면 유용한 바이오에너지의 원료가 되고 유박은 고부가치 사업화가 가능하다. 성분분리 기술은 개발됐지만 수확기술을 개발해야 하는 숙제가 있다.

미세조류는 탄소저감효과도 뛰어나다. 1ha에서 조류 1ton/dw/day을 생산한다고 했을 때 탄소원은 약 786kg이 요구된다. 이는 축산분뇨와 음식물 찌꺼기를 바이오가스발전플랜트의 원료를 열병합발전하고 발생하는 탄소의 양과 같다. 이 외에 의약품, 화장품 원료 등 타 산업의 고급원료원으로 사용할 수 있다.

외국의 경우 조류가 3세대 바이오원료로써 가치와 기능성을 인증받아 스크리닝, 수확, 오일 전환 등 관련 기술을 선점하고자 많은 연구가 이뤄지고 있다. 2007년 고유가를 경험하면서 세계 각국은 조류를 수확해 화석연료를 대체하는 연구에 박차를 가하고 있다. 미국의 국립신재생 에너지 연구소는 미세조류의 생산량을 늘리는 방법 및 생산된 지방질을 이용한 바이오 디젤 생산 연구를 진행하고 있으며, 국방연구개발국 또한 항공유의 대체원료로 미세조류 사용을 모색하고 있다.

현재까지 바이오 디젤 생산에만 주목하고 탄수화물을 이용한 바이오 에탄올 생산에 관한 연구과제나 상용화 차원에 대한 지원은 없다. 2009년 9월 도요타 프리우스 플러그인 하이브리드자동차는 조류로 얻은 기름 50갤런을 주입해 미국횡단에 성공했다고 한다. 이 외에도 콘티넨탈 항공사를 포함한 다수 국제 항공사들이 실시한 실험 비행에서 조류 연료가 사용되는 등 다양한 연구가 이어지고 있다.

반면 국내에서는 경제적인 미세조류 대량배양, 경쟁력 있는 종의 선택, 수확의 어려움을 직면하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 통합 생산 공정 개발과 조건 확립이 필요하다.

미세조류는 약 25억~30억년 전부터 지구에 출현해 탁월한 생존능력으로 종을 유지하고 있으며, 탄소저감, 환경오염, 대체연료 및 식량 등 다양한 산업으로 이용될 수 있다. 또한 2012년 이후 해양투기가 금지되면서 축산폐수를 처리하는데 가장 경제적인 방법으로 보인다. 활발한 연구와 투자로 미세조류 기반의 산업들을 키워야 할 때이다.