[세상을 변화시키는 기술 ①] 미세조류

 

겨울이 지나가고 푸르른 봄이 찾아오고 있습니다. 봄이 오는 반가움도 잠시, 다가올 골칫거리 황사에 걱정이 되는데요. 봄의 골칫거리가 황사라면, 여름에는 강과 하천에 꼭 발생하는 골칫거리가 있습니다. 그것은 바로, 녹조 현상인데요. 그러나 이 녹조는 바이오디젤을 만드는데 사용된다고 합니다. 어떻게 녹조 현상이 바이오디젤을 만드는데 사용될 수 있을까요? 

그것은 녹조현상의 주범! 녹조류에 정답이 있습니다. 이 녹조류로 바이오매스를 만들고, 이 바이오매스로 바이오디젤을 생산합니다. 일단, 녹조류가 놀라운 변신을 할 수 있는지 알아보기 전에 바이오매스에 대해서 한 번 짚고 넘어가볼까요?

 

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산소를 내뿜는 미세조류

 

 

바이오매스는 1세대를 거쳐 3세대까지 진화해오고 있습니다. 오늘은 거기서 한번 더 진화한 미세조류에 대해 살펴보겠는데요. 먼저 조류에 대해 살펴보면 조류는 거대조류와 해조조류로 나뉩니다. 거대조류에는 다시마, 미역, 톳 같은 해조류가 해당됩니다. 미세조류는 색소를 가지고 광합성을 하는 단세포생물을 말하는데요. 녹조류가 여기에 포함됩니다. 좀 더 쉽게 이야기하면 거대조류는 눈에 잘 보이지만 미세조류는 눈에 잘 보이지 않는 조류에요.

 

 

 무한한 증식 미세조류

 

 

녹조류가 바이오디젤을 만드는 데 사용되는 것은 미세조류의 특징 때문입니다. 미세조류는 증식 속도가 매우 빠른데요. 빠른 증식 속도는 많은 양의 미세조류를 만들어 낼 수 있고, 많은 양의 미세조류를 이용하여 바이오 디젤의 생산성을 높일 수 있답니다. 또한 미세조류는 1세대, 2세대의 작물보다 지방 함량 수치가 높습니다. 지방 함량 수치가 높을수록 바이오디젤의 생산성이 높아지는데요. 미세조류는 작물과 비교해 연간 오일 생산량이 많게는 100배 이상이 된다고 합니다. 이외에도 작물을 통한 바이오디젤은 작물과 경작지의 훼손이 문제가 되었는데요. 미세조류는 그렇지 않다라는 점이 큰 이점으로 작용하고 있습니다.

 

 

1석 3조의 효과, 미세조류 

 

 

미세조류는 광합성라는 특징을 이용하여 이산화탄소 절감 및 폐수 처리에도 활용됩니다. 미세조류는 이산화탄소와 빛, 물을 이용해 광합성을 하는데요. 이 과정에서 미세조류는 자기 무게의 1.8~2.2배의 이산화탄소를 흡수한답니다. 이 수치는 육상식물의 10~50배나 높은 놀라운 수치입니다. 또한 미세조류는 폐수 속의 질소와 인 등을 영양분으로 하여 성장하고 카드뮴, 납, 수은과 같은 중금속도 흡착하여 제거합니다. 미세조류의 이러한 특징들을 활용하면 이산화탄소 절감, 폐수정화, 바이오디젤 생산이라는 1석 3조의 효과를 거둘 수 있습니다.

 

미세조류의 놀라운 능력이 느껴지시나요? 이러한 능력을 이용하여, 국내외 다양한 연구개발이 시행되고 있습니다. 먼저 미국으로 가볼까요?

 

 

세계의 다양한 미세조류 연구

 

1. NASA – OMEGA SYSTEM

 

 

여러분 NASA에서 미세조류를 연구하고 있다는 사실, 알고 계시나요? 저도 처음에 의아하면서도 놀라웠는데요. NASA의 Jonathan 박사는 샌프란시스코의 폐수를 이용하여 미세조류를 배양하는 프로젝트를 연구하고 있습니다. 프로젝트의 이름은 OMEGA System로 Offshore Membrane Enclosures for Growing Alage의 약자입니다. 즉, ‘미세조류 연안 양식장’입니다. 미세조류를 양식하여 바이오디젤을 생산해 내는 것이죠. OMEGA System은 미세조류 배양과 시스템이 해양생태계에 미칠 영향도 함께 연구하고 있답니다. Jonathan 박사는 ‘통합적 시스템’을 강조하였는데요, 미세조류 배양뿐만 아니라 해양생태계와 함께 공생하고 태양광, 풍력, 파력 등의 에너지원과 상호작용하여 효율성을 높입니다. 또한 양식장으로 경제적 측면도 강화하여 에너지, 경제, 생태계 모두를 함께 아우르는 ‘통합적 시스템’을 목표로 삼고 있습니다. 연구시설에 수달도 놀러 왔다고 하는데요. 여러 연구가 함께 이루어지는 만큼 여러 마리의 토끼를 잡을 수 있을지 귀추가 주목됩니다.

 

 

2. 화력발전소와 축산 농가

 

 

이번엔 호주와 뉴질랜드입니다. 호주의 한 에너지 기업은 화력발전소의 폐수와 배기가스를 이용하여 미세조류를 배양하고 이를 통해 바이오디젤과 다양한 제품을 생산하고 있습니다. 화력발전소에서 배출되는 CO2 의 농도는 미세조류가 가장 잘 자라는 농도이기에 배양 효율성이 높다고 합니다. 배양이 잘 되니 그만큼 바이오디젤도 많이 생산할 수 있겠죠?

 

 

뉴질랜드는 뉴질랜드 해양 연구소를 중심으로 미세조류를 이용해 축산폐수를 처리하고 바이오디젤을 생산하고 있는데요. 먼저 미세조류가 가축의 축산폐수를 통해 성장합니다. 그리고 이 성장 과정에서 미세조류가 산소를 내뿜어 물을 정화시킵니다. 미세조류가 어느 정도 성장하면 수확되고, 정화된 물은 햇빛에서 정화 과정을 한 번 더 거쳐 농업용수로 재활용됩니다. 이를 통해 축산폐수 정화, 에너지 생산, 물의 재활용이라는 1석 3조의 효과를 얻을 수 있습니다. 이러한 시스템으로 뉴질랜드의 한 농가는 1년 약 500만 원을 절감한다고 하네요!

 

세계의 여러 나라에서 가치를 인정받는 미세조류! 놀랍지 않으신가요? 우리나라에서도 미세조류에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데요, 한번 살펴볼까요?

 

 

우리나라의 미세조류 연구
  

 

우리나라에선 하수처리에 미세조류를 이용하고 있는데요, 경기도 보건환경연구원에서 새로운 공법을 개발하고 있습니다. 이 공법은 OMEGA System과는 달리 하수처리 시스템에 미세조류를 직접 적용합니다. 미세조류를 이용하여 팔당호의 폐수를 정화하고, 광합성을 통해 산소를 불어 넣어주어 하수처리 비용을 절감합니다. 또한 화학약품의 사용을 줄이는 친환경적인 하수처리 시스템을 개발하고 있습니다.

  

미세조류는 하나의 개체를 이용해 이산화탄소 절감, 폐수처리, 바이오디젤과 산소 생산 등 다양한 효과를 얻을 수 있어 국내 외 다양한 기관과 학자들이 앞다투어 연구개발에 매진하고 있습니다. 하지만 넘어야 할 산도 있는데요. 그것은 미세조류의 대량생산을 위한 배양 기술과 인프라입니다. 그래도 어쩌면 지구온난화와 부족한 에너지 자원을 해결하여 인류의 미래를 밝혀줄 수 있을 것이란 생각이 들지 않으신가요? 이상으로 세상을 변화시키는 기술, 미세조류 이야기를 전해 드렸습니다.