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2008년 4월 2일 수요일

바이오연료는 사기다?

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위 그림은 이번주 타임지 표지입니다. The Clean Energy Myth! 작년 봄까지만 해도 우려의 목소리 정도였으나 기름값이 계속 치솟고 게다가 곡물값까지 올라가자 이제 비판의 목소리가 점점 커지고 있습니다. 잡지 속 기사의 제목은 아예 The Clean Energy Scam (청정에너지 사기!)입니다. 한 번 읽어보는 것이 좋겠습니다.

http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,1725975,00.html

원문으로 보실 분들은

여기 클릭하세요.


이 문제에 대해서 우리나라에선 이미 오마이뉴스에서 한 번 시리즈로 다룬 적이 있습니다. 오마이뉴스는 이런 보도에서 너무 한쪽 의견을 대변하는 경향이 있지만 (특히 GMO관련되서) 그래도 읽어보면 몰랐던 사실들을 알게 됩니다.

2008년 2월 27일 수요일

10 Emerging Technologies 2008 - Cellulolytic Enzymes

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이 블로그에도 몇 번 소개한 적 있었던 MIT Technology Review의 10 Emerging Technologies 2008 이 최근 발표되었네요. 하지만 올해엔 더욱 여러가지 생각을 하게 하는 것이 있었으니 바로 Cellulolytic Enzymes 이 그 열번째 자리를 차지했다는 것입니다.

여기서 Cellulolytic Enzymes란 섬유소를 분해하는 효소를 총칭하는 것으로 가장 대표적인 것으로 세제나 청바지 물빼는 데 사용하는 cellulase가 있습니다. 그런데 이 효소는 이미 가장 잘 알려진 효소이고 산업적으로도 다양하게 사용되는 효소입니다. 하지만 이 효소가 다시 주목을 받는 이유는 바로 바이오연료 (Biofuel), 특히 그 중에서도 bioethanol 때문입니다.

이미 이 블로그에도 작년초부터 몇 번 다룬 바 있습니다. 바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 상승하고 있다는 이야기, 그래서 가용 식량 작물이 아닌 셀룰로직 바이오매스를 이용한 cellulosic ethanol에 대한 관심이 상승하고 있고 미국 에너지성 (DOE, Department of Energy)에서 6곳을 지정해서 생산시험을 하고 있다는 이야기, 그리고 작년 여름에 제가 있던 곳을 포함해서3곳의 컨소시엄을 DOE가 지정했다는 뉴스 등을 말입니다.

최근에 새우깡 가격이 오르고 라면값이 오른다는 것도 이와 무관하지 않습니다. 또한 바이오에탄올에 대한 반대의 목소리도 꾸준해져서 얼마전에 오마이뉴스에서 브라질의 사탕수수 농장의 바이오에탄올 생산에 관한 시리즈물을 다룬 적도 있습니다. 결국 가능한 최선의 대안 중 하나는 바로 cellulosic ethanol이고 이를 위해서는 셀룰로스를 미생물이 이용할 수 있는 당으로 분해하는 것이 가장 중요한 key step이 되는 것이지요.

이 Cellulolytic enzymes의 연구자 대표로 소개된 연구자는 바로 프란시스 아놀드 (Francis Arnold)입니다. 프란시스 아놀드는 캘리
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포니아 공대 (칼텍)의 교수로서 분자 진화와 효소 연구에 있어서는 가히 독보적인 존재의 하나죠. 예전에 벤처기업이 있었을 때 아놀드 방에서 나오는 논문과 특허를 수집, 정리하는 것이 중요한 일의 하나였습니다.

결국 가장 많이 연구된 효소의 하나인 cellulase인데도 이 효소가 10 Emerging Technologies 2008 에 선정이 된 이유는 아직도 안정하고 빠르게 셀룰로스를 당화시킬 수 있는 효소가 드물다는 이야기죠. 게다가 당화 시킨 포도당을 알콜 발효로 전환시키는 효율도 높여야 하겠구요.

글루코스의 알파 결합물인 전분과는 달리 글루코스 베타 결합물인 셀룰로스의 분해는 생각만큼 쉽지 않습니다. 더 큰 문제는 셀룰로스는 보통 리그니, 헤미셀룰로스 등과 섞여 있기 때문에 천연 바이오매스를 전처리 없이 사용하기가 어렵습니다. 그래서 새로운 효소를 자연계에서 찾는 것과 아울러 기존의 효소들을 유전공학적인 방법으로 개량해 내는 기술이 필요한 것이죠. 그 기술을 분자 진화, 또는 directed evolution이라고 합니다.
 
이런 기술에도 극한미생물이 사용되곤 합니다. 그 예가 작년 5월 한겨레신문에 소개된 "볏짚으로 가는 자동차 달려온다" 라는 기사입니다. 이 기사에서 소개된 특별한 기술은 바로 이것이었습니다.

바이오가솔의 핵심기술은 70도의 높은 온도에서 이뤄지는 목당 발효공정이다. 랑바드는 “아이슬란드 간헐천에서 채집한 호열박테리아를 활용해 높은 에탄올 변환율을 달성했다”고 소개했다.

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이렇듯 고온성 미생물은 다양한 곳에 응용이 가능합니다. 슬슬 저도 이쪽 연구 준비를 해야겠습니다.^^

(한가지 우스개 소리를 하고 마치자면 제가 석사과정에 들어와서 처음 했던 연구가 바로 이 cellulase효소 유전자 클로닝이었습니다. 그 때 생각보다 일찍 성공을 했기에 지금까지 당관련 효소 유전자를 만지작 거리고 있지요. 그런데 그 과제가 동력자원부 과제였는데 모두들 그거 해봐야 안된다고 그랬던 사람들이 지금 이 뉴스들을 보면 과연 기분이 어떨까요. 여전히 안되는 것이라고 할까요???)


* 사진은 모두 Technology Review에서 인용했습니다.

2007년 10월 23일 화요일

2007 Asian Bio-Hydrogen Symposium

2007 Asian Bio-Hydrogen Symposium이 11월 둘째주 대전의 유성 리베라 호텔에서 있다고 합니다. 에너지기술연구의 바이오 하이드로젠 연구팀이 준비를 하고 계신 모양입니다. 처음엔 참석해볼까 하다가, 11만원의 등록비가 솔직히 좀 부담이 되어서 고민중(?)입니다.

그런데 연사들을 보다가 깜짝 놀랐습니다. 후지레바이오의 패트릭 존스 박사가 오는 군요. 여담이지만 저 회사에 제가 들어가서 바로 이 바이오 수소 연구를 할 뻔 했었습니다. 미국의 제 보스가 추천해줘서 나름 좋은 오퍼도 받았고 형식적인 면담만 남겨놓았었는데, 제 아내가 대학원에 입학하게되어서 결국은 미국에 남았죠. 메일을 주고받으면서 참 젠틀한 사람이다라는 좋은 인상을 받았는데, 한국에 온다고 하니 한 번 가서 만나보고 싶다는 생각도 드는군요.

아래는 프로그램입니다. 한국에서도 이런 에너지 연구가 더욱 활성화되었으면 좋겠네요. 

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더 자세한 정보는 아래를 클릭하세요.

http://bioh2.co.kr/index.html

2007년 6월 27일 수요일

DOE 바이오에너지 연구센터 3곳 선정

드디어 DOE에서 펀딩하는 바이오에너지 연구센터 세 곳이 선정되었습니다. 제가 일하는 연구소와 제 보스도 포함이 되어서 아주 좋은 분위기입니다.^^

그 세곳은 다음과 같습니다.

1. BioEnergy Science Center (BESC)

The Oak Ridge National Laboratory,
The National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colo.;
The Georgia Institute of Technology, Atlanta;
The  University of Georgia, Athens,
The University of Tennessee, Knoxville.

등의 연구기관이 참여하고 Diversa (새 이름은 Verenium), Mascoma 등의 기업이 함께 참여합니다.

2. Great Lakes center

the University of Wisconsin,
Michigan State University, East Lansing;
the Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Wash.;
the Lucigen Corporation, Middleton, Wis.;
the University of Florida, Gainesville;
Oak Ridge National Laboratory;
Illinois State University, Normal;
and Iowa State University, Ames

등의 연구기관이 참여한다고 합니다.

3. Joint Bioenergy Institute

the Lawrence Berkeley National Laboratory in California,
Sandia National Laboratories;
Lawrence Livermore National Laboratory;
the University of California, Berkeley;
the University of California, Davis;

라고 하네요.

각 센터는 앞으로 5년 이내에 새로운 바이오에너지 관련 기술을 개발하는 일을 맡게되며 특별히 cellulosic ethanol, biodiesel 등의 연구를 진행할 것으로 생각됩니다. 각 센터는 매년 2천5백만불 (약 250억)의 지원금을 받는다고 하는군요.
 

좀 더 자세한 뉴욕타임즈의 기사 전문은 아래를 클릭하시길...

 

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2007년 6월 23일 토요일

충격! Diversa가 Biofuel에 올인하여 새 회사로 합병!

Diversa는 누가 뭐래도 이쪽 분야의 leading company중의 하나입니다. 그런데 최근 디버사의 주가가 궁금해서 디버사를 찾아보는데 아무리 찾아도 안나오는 겁니다. 그래서 홈페이지에 가봤더니...
  
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Dicersa는 간데없고 베레니움이라는 회사가 떡하니 버티고 있더군요. 그리고 그 한 편에 있는 안내글...

DIVERSA AND CELUNOL HAVE MERGED TO CREATE VERENIUM, A NEW BIOFUELS INDUSTRY LEADER FOR THE GREEN MILLENNIUM

(디버사와 셀루놀은 합병하여 green millennium을 맞이한 새로운 바이오연료 산업리더인 베레니움을 만들었습니다!)

회사의 모토는 "The Nature of Energy" 이군요.

최고로 다양한 효소 스크리닝 및 다양성 확보 기술 보유 바이오텍 기업과 셀룰로스로 에탄올 만드는 기업과의 합병이라... 확실히 고유가 시대를 맞은 미국에서 바이오에탄올 및 바이오연료가 중요해진 모양입니다. 갑자기 Maxygen의 앞날이 궁금해지는 것은 저만이 아니겠지요?

자세한 보도자료는 아래 (http://biz.yahoo.com/prnews/070620/law149.html?.v=2)


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2007년 4월 12일 목요일

바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 두배 상승

이번 주 (2007년 4월 16일자) 경제잡지 포춘 (Fortune)에 흥미로운 기사가 실렸습니다. 제목은 The Great Corn Gold Rush 입니다. 닷컴 버블에 빗대어 닷콘 버블 (dot-corn bubble)이라는 용어를 사용하였군요.

최근 바이오에탄올의 붐이 불어서 미국에서 옥수수 값이 두 배로 올랐다고 합니다. 1 bushel (8갤런, 약 35리터)당 가격이 4불정도가 되었는데 2000년도에 비해 두 배 정도 오른 가격입니다. 역대 최고가격은 극심한 가뭄이 있었던 1996년에 bushel당 5불을 했던 것이라네요.

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왼쪽의 그림에 잘 나타나 있습니다만 2006년 117억6천만 bushel 생산한 중에서

약 50%는 동물사료로,
19%는 수출,
18%는 바이오에탄올 생산,
11%는 식품용으로 사용되었다고 합니다.












하지만 지난 번에 말씀드린 대로 식량자원인 옥수수를 이용하는 것에 대한 비판도 만만치 않은데 아래 한국경제신문의 기사에 나온 보고서를 인용하면,

"바이오 연료에만 의존하면 세계적으로 기아 상황을 악화시킬 소지가 있다"면서 "세계은행 등 여러 기관에서 나온 연구논문들에 따르면 주요 곡물 가격이 1% 오를 때마다 전 세계 빈민층의 칼로리 소비량이 0.5% 줄어드는 것으로 추정된다"고 하네요.

하지만 지난 번 사이언스의 뉴스에 나온 셀룰로스를 이용한 에탄올 생산이 가능해진다면 이런 문제는 다 해결이 가능하겠다는 생각이 듭니다. 물론 미생물의 전분 이용성과 셀룰로스 이용성은 상당히 차이가 나기 때문에 발효효율을 어디까지 끌어올릴 수 있느냐가 중요한 문제가 되겠죠.


2007년 3월 31일 토요일

미국의 바이오매스 이용과 바이오에너지

여러 학회의 동향지들은 의외로 많은 정보들을 잘 다이제스트 해 놓은 경우가 많습니다. 조금 오래된 정보이긴 하지만 화학공학정보연구센터에서 제공하는 전문연구정보 통합검색을 이용하면 알짜배기 정보들을 접할 수 있습니다. 그 중에서 2002년 일본공업신문사 지구환경 8, 9월호에 실린 글을 소개한 ,

바이오매스-미국(1) 선진국 중에서 최대의 바이오매스 이용국
바이오매스-미국(2) 바이오매스 이용화학제품의 활동과 영향 

이라는 글은 조금 오래된 글이긴 하지만 미국의 바이오매스 이용에 대한 변천사를 보여줍니다. 원문을 보실 분은 위를 클릭하시거나 아래를 참고하시길...  

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또 하나의 대체에너지 Cellulosic Ethanol (바이오에탄올)

 
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개인적으로 석사과정에 입학했던 15년 전에 제가 처음으로 수행했던 연구 프로젝트가 있었는데 당시 동력자원부(동자부)의 과제였습니다. 셀룰로스를 이용하기 위한 셀룰로스 분해효소에 관한 연구였죠. 그 때 유전자 클로닝을 두 달 만에 운좋게(?) 성공하는 바람에 결국은 이 길로 들어섰다고 해도 과언이 아닐겁니다.

셀룰로스는 전세계에서 가장 많이 생산되는 바이오매스이자 매년 그냥 썪어 없어지는 물질입니다. 당시부터 이렇게 버려지는 바이오매스를 이용해서 유용물질을 생산하는 연구에 대한 이야기가 있었지만 솔직히 "그거 해서 진짜로 되겠냐?" 이런 소리도 많이 들었습니다. 그런데 지난 주 사이언스의 뉴스 포커스를 봤더니 결국엔 이십년 이상의 연구들이 결실을 봐서 결국 상용화 단계에 이르렀다는군요.

CELLULOSIC ETHANOL: Biofuel Researchers Prepare to Reap a New Harvest Robert F. Service
Science 16 March 2007: 1488-1491
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보통 "바이오에탄올" 하면 브라질을 떠올리고 사탕수수를 떠올립니다. 잘 알려진대로 브라질은 자신들의 풍부한 자원인 사탕수수를 가지고 바이오에탄올을 성공적으로 산업화시킨 나라입니다. 또 다른 바이오에탄올 소스는 옥수수 전분입니다. 전분은 알콜 발효에 좀 더 쉬운 원료죠.

하지만 사탕수수나 옥수수 전분은 그 자체로 식량으로 사용이 가능하고 가격이 상대적으로 높은데 비해 셀룰로스(정확하게는 셀룰로스와 헤미셀룰로스 리그닌 등을 전부 포함하는 cellulosic materials)는 버려지는 낙엽, 나무, 작물 부산물 이런 물질이기 때문에 자원재활용의 차원에서도 훨씬 강점이 있습니다. 다만 알콜발효에 이용하기에는 분해가 어려운 것이 문제였죠. 여기에 관한 수치들을 모아봤는데,

- U.S. could convert 1.3 billion dry tons a year of biomass to 227 billion liters (60 billion gallons) a year of ethanol. (1년에 13억톤의 바이오매스로부터 2270억 리터(6백억갤런)의 바이오에탄올 생산이 가능)
- in the process displace 30% of the nation's transportation fuel. (이는 미국내 전체 운송연료의 30%정도 대체가 가능한 정도의 양임)
-  A host of small and large chemical companies have jumped into the area, propelled by recent high gas prices and nearly $2 billion in private and venture-capital funding for biofuels last year alone. (작년에만 이와 관련한 회사에 20억불의 투자가 이루어졌슴)
-  And last month, the U.S. Department of Energy (DOE) announced awards of $385 million for six commercial-scale cellulosic-ethanol refineries (see table) that are expected to produce more than 130 million gallons of ethanol per year (DOE에서 6개의 회사에 3억8천5백만불을 지원하기로 했슴. 그 회사들의 생산능력은 연간 1억3천만 갤런임)

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- That's still just a small fraction of the some 5 billion gallons of corn-based ethanol produced in the U.S. annually. (아직은 연간 50억갤런에 이르는 옥수수전분을 이용한 바이오에탄올 생산에는 상당히 못미치는 양임)
- 브라질은 작년 기준 연간 42억 갤런의 바이오에탄올을 생산함.
- 2005년엔 미국은 약 40억 갤런의 바이오에탄올을 생산했고 이는 미국 전체 휘발류 사용량 1400억 갤런의 약 3%에 해당함.
- 미국은 2012년까지 75억 갤런 생산이 목표로하고 있슴 (2년전 국회요구사항).
- 2017년까지 350억 갤런의 대체연료 생산을 대통령이 목표로하고 있슴.
 
그런데 바이오에탄올의 생산에는 원료의 문제뿐만 아니라 발효균주의 선택 및 셀룰로직 머트리얼의 분해가 더  중요한 부분입니다. 그래서 대사공학적으로 에탄올 발효의 효율을 높여준 균주를 만들게 되었죠. 하지만 발효효율 뿐만아니라 에탄올에 대한 내성도 높아야 하는 등의 여러가지 문제가 있습니다. 이와 관련된 부분만 인용하면,

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아무튼 최근 미국에선 대체에너지에 대한 관심이 그 어느 때보다 높습니다. 유가는 고공행진을 하고 있고, 예상외로 바이오텍이 식품산업에서는 안전성의 문제로 크게 각광받지 못하면서 많은 연구자들도 다른 분야로 눈길을 돌리고 있다고 보여집니다. 이미 이와 관련한 연구를 하시는 분들이 국내에도 많이 계신데 좋은 성과들이 있었으면 좋겠습니다.