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화석연료인 석유나 원자력 에너지 대체할 수 있는

차세대 청정 에너지원으로
떠오르고 있는 ‘알코올’

올 여름도 더위로 고생 좀 꽤 할 듯하다. 전 지구적 고온 현상에 사망자가 속출하면서 본격적인 여름철을 대비하는 전력 당국은 벌써부터 전력피크를 우려하며 긴장을 하고 있다는 뉴스가 나오고 있다. 


아세트알데히드를 
얼마만큼 빠르게 해독하느냐에 따라 주량 결정

미래 에너지 대안으로 각광을 받고 있는 것이 태양광 발전소를 비롯해 풍력, 조력 등이 거론되고 있지만 그 중에 알코올이 미래 청정 에너지원으로 주목을 받고 있다. 아마도 알코올 하면 술을 떠올리시는 분들이 많으실 것이다. 사람마다 차이가 있지만 술을 많이 마시면 머리가 아프다거나 다음날 속이 안 좋아 설사를 하기도 하는데 이러한 원인은 술에 들어있던 알코올이 우리 몸에 들어가서 분해되는 도중 아세트알데히드라는 녀석으로 변하여 생긴 현상들이다. 


아세트알데히드는 좌충우돌 사고뭉치 녀석으로 피부노화를 일으킬 수도 있고, 면역력을 저하시킬 수도 있는 물질이다.

사람마다 이 아세트알데히드를 얼마만큼 빠르게 해독하느냐에 따라 주량이 결정되는데 어쨌든 술은 우리 인간의 삶에서 떼어 내기가 쉽지 않을 정도로 밀접한 관계가 형성되어 있다.

술에 들어 있는 알코올은 소독용으로 사용되거나 물질을 추출할 때 용매로도 쓰이기도 한다. 그런데 요즘에는 이 알코올이 화석연료인 석유나 원자력 에너지를 대체할 수 있는 차세대 청정 에너지원으로 떠오르고 있다.


지구에 묻혀있는 화석연료의 고갈이 예상됨에 따라 새로운 대체 에너지를 개발하기 위한 연구와 자금이 집중되어 지속가능한 지구 환경을 만들기 위한 노력이 한창이다. 현재의 산업 발전은 석유에 의해 이루어졌다고 해도 과언이 아닐 정도로 석유의 그 기여도는 상당히 큰 비중을 차지한다.

 

그런데 우리가 사용하는 에너지의 많은 부분을 차지했던 석유의 매장량이 바닥을 드러냄에 따라 우리 인류는 친환경적이고 효율이 높은 에너지를 개발해야 하는 과제에 당면하게 되었다. 석유를 대체할 수 있는 에너지로 원자력, 풍력, 조력, 태양열 등 다양한 방법이 거론되지만 아직 뚜렷하게 석유만한 것은 찾지 못하고 있다. 이러한 와중에 에탄올(알코올)이 가장 유력한 석유 대체 에너지원으로 떠올라 에탄올에 대한 관심이 그 어느 때보다 높아지고 있다.


나무를 이용해서 알코올을 생산하려는 연구 활발해져 
에탄올은 미생물(효모) 발효에 의해서 생산이 되어 진다. 그 동안은 에탄올을 뽑아내기 위해 사탕수수나 옥수수, 감자 등을 이용하였으나 세계적으로 식량이 부족하여 지구 한 편에서는 굶어 죽는 사람이 속출하는데 먹을거리를 이용해서 연료를 생산한다는 지탄의 목소리로 식량작물에서 에탄올 생산하는 것은 줄어들기 시작했다. 그래서 요즘에는 나무를 이용해서 알코올을 생산하려는 연구들이 많이 행하여지는데 나무는 알코올을 뽑아낼 수 있는 포도당의 중합체이기 때문이다.

 

나무(목재)는 구성성분이 섬유소, 헤미셀로오스 그리고 리그닌으로 구성되어 있다. 그중 섬유소(Cellulose)는 포도당이 일렬로 무수히 많이 연결되어 있는 구조인데 알코올을 생산하는 포도당의 원천이기도 하다. 그런데 포도당들이 따로 따로 분리되어 포개져 있거나 하면 알코올을 만들기가 보다 훨씬 수월할 터 인데 포도당들이 서로 손에 손을 잡고 길게 연결되어 있는 것이 아닌가! 이처럼 포도당이 수십 억개 이상 긴 체인처럼 일렬로 연결되어 있는 것을 섬유소라 하는데 알코올을 만들어 내기 위해서는 첫 번째로 포도당들끼리 연결된 고리를 모두 끊어주어야 한다.

 

이러한 역할은 누룩곰팡이가 맡는데 이렇게 곰팡이에 의해 포도당들 간의 연결 고리가 끊어지는 것을 당화라고 한다. 그 다음에는 이렇게 개별적으로 끊어진 포도당이 효모에 의해 분해가 되어 알코올이 만들어 진다. 이렇게 효모에 의해 알코올이 만들어지는 과정은 발효라고 한다. 이렇게 당화를 시키는 곰팡이와 발효를 진행하는 효모의 합동 작업에 의해 우리 주위에 지천으로 널려있는 목재로부터 알코올을 생산해낼 수 있는 것이다. 


알코올을 만들어 낸 장본인인 효모가 알고 보니 주량은 아주 약하다는 사실
그러나 문제는 효모 미생물이 알코올을 만들어 내기 시작을 하는데 알코올 함량이 많아지면 많아질수록 효모의 생산성이 현저하게 떨어지는 것이 관찰되었다. 아마도 자기가 만들어 낸 알코올에 자기가 취해버린 아이러니한 현상이 발생한 것이다. 
정작 알코올을 만들어 낸 장본인인 효모가 알고 보니 주량은 아주 약하다는 사실이 알려진 것이다. 열심히 알코올을 만들다가 종내는 자기가 만들어낸 알코올에 자기가 취해서 일을 더 이상 못하는 것이다. 


일반적으로 효모가 만들어 낼 수 있는 농도는 알코올 13% 정도인데 우리의 대체 에너지 욕구를 충족시키기에는 턱없이 부족하였다. 그래서 술이 센 녀석들을 찾아 나서기 시작했다, 야생에 있는 효모 중에서 술이 센 녀석을 급히 수배하는 한편 실험실에선 효모에게 자외선이나 약품 등을 처리해서 돌연변이 효모를 인위적으로 만들어 내는 것이다.

이렇게 유용한 미생물들은 자연에서 운 좋게 찾아내기도 하지만 실험실에서 인위적으로 만들어 내기도 한다. 그렇게 효모를 단련시키다 보면 높은 알코올에 잘 견뎌내는 녀석을 찾아내는데 그러한 녀석들을 이용해서 알코올을 생산해내는 것이다. 돌연변이 된 녀석을 찾았다 하더라도 시간이 지나면서 다시 예전처럼 주량이 약해져버리는 일이 비일비재하여 돌연변이 된 상태를 유지시켜주는 것도 중요하다. 


알코올을 만들어내는 재료로는 나무뿐만이 아니라 볏짚, 쌀겨, 톱밥 등 섬유소 포함 물질은 모두 가능하므로 어쩌면 우리가 논밭에 넣어주는 유기질 비료들이 알코올 생산용으로 이용되면 언젠가는 토양에 넣어줄 유기물이 부족해지는 상황이 발생할 수도 있을 것이다. 가뜩이나 논에서 나오는 볏짚을 사료용으로 넘겨 유기물이 부족한 터에 알코올 생산으로 차출되면 지력이 떨어지게 될 건은 강 건너 불 보듯 번한 일이기 때문이다.





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