미래 청정에너지 바이오수소 생산 기술개발을 위한

『KIOST, ㈜경동엔지니어링과 업무협약 체결』

KIOST는 해양과학기술 분야의 국제경쟁력 확보를 위해 新개척분야에 대한 기초·원천기술 개발 및 축적된 연구능력을 바탕으로 한 다양한 산·학·연 협력 플랫폼을 통해 연구 성과의 사업화를 적극 추진하고 있다. 지난 9월 12일(화)에는 세계 최초 국내 원천기술을 이용한 R&BD 모델인 『해양 고세균 이용 바이오수소 생산 실용화 기술개발』을 위해 ㈜경동엔지니어링과 전격적인 업무협약을 체결하였다.

산업현장에 바이오수소생산 데모플랜트 설치

부생가스를 공급해 10톤 규모의 수소생산기술 실증 예정

초등학교 시절부터 막연하게 과학자가 되고 싶었던 김석현 박사는 이공계 학부로 대학에 입학했지만, 한동안 ‘내가 진정 하고 싶은 일이 무엇일까’에 대한 뚜렷한 확신은 서질 않았다고 한다. 2학기 들어서야 본교에 해양학과가 있다는 사실을 우연히 알게 되었는데, 해양학 중에서도 특히 화학분야는 국내에 전공 교수진도 없는 미개척 분야라는 사실에 마음이 동하기 시작했다. 남들이 많이 연구하는 분야보다 새로운 분야에서 선구자적인 길을 개척하는 것도 의미 있겠다는 생각에서다. 졸업 즈음에는 평소 그의 관심사를 눈여겨보았던 이광우 박사(당시 한국해양연구소 해양화학실장)의 권유로 한국과학기술원(KIST) 부설 한국해양연구소(KIOST의 전신)에 입사하면서 본격적인 해양과학자의 길을 걷게 되었는데, 해양화학분야가 워낙 불모지였던 시절이라 연구 활동에 적잖이 애를 먹기도 했다고.

“해양 고세균 이용 바이오수소 생산 실용화 기술개발』 은 해양수산부의 지원으로 진행되는 해양생명공학사업의 일환으로 KIOST가 2009년부터 주관하여 연구 개발을 수행했으며, 강성균 박사(책임연구원) 연구팀이 해양 심해열수구의 고온에서 서식하는 ‘써모코커스 온누리누스 NA1(Thermococcus onnurineus NA1)’의 수소생산기작(2010년), 에너지 생성기작(2014년)을 규명한 후 세계 최초로 NA1의 일산화탄소 적응현상을 활용하여 바이오수소를 생산하는 균주 ‘156T’를 개발(2015년)한 바 있다.

이후 원천기술에 대한 1톤 규모의 파일럿 플랜트를 구축해 산업 현장에서 부생가스를 이용한 바이오수소 연속 생산 실증에 성공(2016년)하였고, 이 성과를 바탕으로 2017년 6월부터 ㈜경동엔지니어링의 주관 하에 바이오수소생산 데모플랜트를 산업현장에 설치하고 부생가스를 공급, 10톤 반응기 규모의 수소생산기술을 실증할 예정이다.

양 기관의 전략적 자산 융합, 산업 부생가스의 재활용 기술개발 및

기후변화 대응 탄소 이용 밸류체인(value chain) 기대

금번 협약식에는 KIOST 홍기훈 원장과 강성균 박사, ㈜경동엔지니어링의 강재홍 대표이사 및 양 기관 관계자들이 참석하였으며, 부생가스를 이용한 수소 생산 실증 연구 및 실용화 기술개발을 목표로 수소 생산 생물공정 데모플랜트 구축 및 운영에 관한 사항, 데모플랜트 운영 결과의 상호 공유 및 분석, 해양 고세균을 이용한 바이오수소 등 유용물질 생산의 실증 및 상업화 연구 협력 등에서 상호 협력을 증진해 나가기로 하였다. KIOST 홍기훈 원장은 협약식에서 “심해저 활화산에 서식하는 미생물에 대한 첨단 과학지식과 산업적 활용에 관한 원천기술을 보유한 KIOST와 엔지니어링 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있는 ㈜경동엔지니어링의 전략적 자산을 융합하여 산업 부생가스의 재활용 기술개발과 기후변화 대응 탄소를 이용하는 밸류체인(value chain)의 확정을 기대한다.”고 소감을 전했다. ㈜경동엔지니어링은 본 연구사업의 1단계 사업추진 당시 산·학·연 협력을 통해 관련기술에 대한 충분한 이해를 바탕으로 2단계 실용화사업의 필요성에 공감하였고, 우수한 설계 및 시공 능력을 인정받아 본 사업의 주관기관으로 선정되었으며, 산업부생가스를 제공하는 후보지 선정을 거쳐 올해 12월에 부지 확정 및 플랜트 설계·구축, 2020년 상반기까지 KIOST와 함께 실증을 완료할 예정이다.

Scale-Up에 따른 숨은 변수 대응이 성공의 관건

세계 최고 수준의 바이오수소 생산 원천기술이라는 자부심과 기대감 표명

본 사업의 성공을 위한 핵심 요소는 바이오수소를 생산하기 위한 원료물질(일산화탄소 함유 저순도 산업부생가스)과 수소생산 미생물(156T), 산업부생가스에 적합한 바이오수소 생산 프로세스 구축이다. KIOST 강성균 박사(책임연구원) 연구팀은 1단계 사업을 통해 1톤 규모의 배양기에서 생성된 가스에서 수소가스를 분리-정제-생산-저장하는 전 과정의 프로세스뿐만 아니라, 부생가스가 미생물을 포함한 물에서 잘 반응하기 위한 최적의 리액터 디자인 및 제작에도 큰 노하우를 확보하였다. 금번 2단계 실용화사업은 1단계 사업의 10배 ~ 100배 규모의 Scale-Up으로 산업화 현장에 충분히 적용이 가능한지를 실증하는 국내 유래 없는 산업화 전 단계 규모다. 무엇보다도 Scale-Up에 따른 수압이나 가스의 공급, 흐름 변화 등이 전체 프로세스에 영향을 줄 수 있기 때문에 이런 숨은 변수들을 잘 예측·대응하는 것이 연구팀의 남은 숙제이자 성공의 관건이 된다. 본 연구사업의 책임연구원인 KIOST 강성균 박사는 다양한 분야의 전문가들이 함께하는 융합기술이니 만큼 예측하기 어려운 부분들을 예측 가능하게, 적절히 대응할 수 있도록 많은 전문가들이 각고의 노력을 기울이고 있다고 전했다. 특히 이번 실용화 사업은 세계 최초로 심해미생물(NA1)에서 확보한 기초·원천기술에 대한 지적재산권을 근거로 전 세계 바이오수소 생산 시장 석권을 위한 독보적 경쟁력 확보가 가능하다는데 양 기관 모두 큰 자부심과 기대감을 표명했다.

“새로운 원천기술의 개발과 실용화를 위해서는 무엇보다도 산업계 전반에 새로운 기술에 대한 인식 전환과 미래를 바라보는 장기적인 비전 공유가 중요합니다. 해양미생물을 이용해서 불필요하거나 버려지는 자원들을 미래 청정사업에 도움이 되는 신기술로 전환한다는 것은 기존의 상식을 깨는 새로운 발상이자, 우리나라가 세계 최초의 원천기술을 확보할 수 있는 좋은 기회입니다. 그런 자부심과 도전정신을 가지고 해양과학기술 분야에서 많은 모험적인 시도가 이어지다 보면, 그 과정에서 전혀 새로운 유용소재를 생산할 수도 있고, 블루오션 창출 및 국제경쟁력도 확보할 수 있다고 생각합니다. ㈜경동엔지니어링이 본 기술에 대해 충분히 가능성을 인정하고 많은 인력과 투자를 진행, 미래 신성장동력 발굴을 위한 KIOST의 비전에 동참하는 것을 기쁘게 생각하며, 금번의 협약을 계기로 상호 Win-Win할 수 있는 성과를 맺기 위해 최선의 노력을 다할 것입니다.”

기후변화와 자원·에너지확보 경쟁에 대응하기 위한

원천기술 및 비즈니스 모델 확보로 상호 Win-Win의 성과 거두길

물론 금번의 사업을 통해 실용화에 성공하더라도 산업화를 위한 대량생산 단계까지는 아직 많은 길이 남아있다. 본 사업이 성공적으로 완료되면 ㈜경동엔지니어링은 설계/시공/실증의 경험으로 습득한 노하우를 바탕으로 플랜트 건설 등 다양한 국내외적 비즈니스 플랜을 구축할 수 있고, KIOST 역시 ㈜경동엔지니어링의 성공적인 사업화를 위해 기술지원 및 자문 등을 지원할 방침이다. 또한, 생산된 수소는 국내 수소시범타운 조성을 위한 인프라 시설에 공급하거나 기술 마케팅 및 해외 수출·판매도 가능하며, 향후 탄소자원화 기술개발과 연계한 고부가가치 생촉매, 바이오화학 소재 및 바이오의약 소재 기술개발에도 다양하게 응용될 수 있다. 모쪼록 양 기관이 이번 사업을 성공적으로 완료하여 미래 기후변화와 자원·에너지확보 경쟁에 대응하기 위한 새로운 친환경 에너지의 개발과 원천기술을 확보하고, 상생의 이익을 공유할 수 있는 장기적인 비즈니스 모델 개발에도 창조적인 협력의 시너지를 창출해 나가길 바란다.