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치토세, 대규모 배양설비 완공 … LDPE필름으로 PBR 채용

대량 배양기술을 활용한 조류(Algae) 바이오매스 산업이 본격 형성되고 있다.
조류는 팜, 옥수수, 대두 등 식물성 바이오매스 자원에 비해 단위면적 수확량이 매우 많고 효율적인 1차 생산이 가능한 원료로 세계적으로 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 적도 ±5도에 위치하는 국가들은 조류를 대량 생산할 수 있는 기후적인 요건을 갖추고 있어 조류 메이저를 목표로 하는 움직임이 나타나고 있다.
유엔(UN)은 세계 인구가 2019년 77억명에서 2050년 97억명으로 증가할 것으로 예상하고 있고 일부에서는 단백질 및 에너지 공급이 수요를 따라가지 못할 것으로 우려하고 있다.
그러나 식물성 바이오매스는 대규모 토지가 필요하고 삼림파괴, 토양오염 등 환경적인 문제가 있어 생산을 확대하기 어려울 것으로 판단되고 있다.
이에 따라 최근에는 지속가능성을 고려해 생산성이 높고 용도가 다양한 바이오매스 창출이 선결과제로 부상하고 있으며, 특히 조류에 대한 관심이 높아지고 있다.
일본에서는 바이오 벤처기업 치토세(Chitose) 그룹이 상업생산에 대응한 조류 연구를 선도하고 있다.
치토세는 2013년부터 말레이지아에서 조류 사업을 개발하기 시작했으며 2019년 8월 직접 설계‧감수를 담당한 대규모 배양설비를 완공했다.
기술적으로는 낮은 코스트로 대량생산이 가능한 단계에 도달한 것으로 파악되고 있으며 앞으로는 시장 창출을 위한 실질적인 활용방안 마련이 중요한 것으로 판단하고 있다.
말레이지아에서는 조류 상업이용을 위한 대규모 프로젝트를 진행하고 있다.
말레이지아 Sarawak Biodiversity Centre(SBC)는 2019년 8월 일본 미츠비시(Mitsubishi)상사와 공동으로 세계 최대의 열대환경 조류 배양설비를 완공했다.
치토세는 미츠비시상사로부터 기술 컨설팅 업무를 위탁받는 형태로 프로젝트에 관여하고 있다.
치토세 연구원이 현지에 머무르면서 SBC 연구원과 함께 조류 샘플링부터 관찰, 배양, 채취한 조류의 사업성 검토 등을 주도하고 있다.
현재도 프로젝트 주체자인 미츠비시상사, SBC와 공동으로 생산성 향상 및 코스트 감축 등을 위한 연구를 계속하고 있다.
조류 배양설비는 면적이 약 1000평방미터로 파악되고 있다.
조류를 대량으로 배양하는 방법은 일반적으로 못을 이용하는 개방형 Open Pond와 바이오 배양기를 이용하는 폐쇄형 Photobioreactor(PBR)로 분류된다.
SBC는 LDPE(Low-Density Polyethylene) 필름에 조류를 배양하는 PBR 프로세스를 채용하고 있다.
Open Pond는 이물 혼입 및 호우에 따른 범람 등이 발생할 가능성이 높아 면적이 넓을수록 대응하기 어려우나 PBR은 태양광을 최대한 활용할 수 있는 구조로 설계하고 조류가 필름 안에 있어 빗물 및 이물 혼입이 관리 가능한 수준인 이점이 있기 때문이다.
설비에는 배양액을 총 6만리터 주입할 수 있으며 클라미도모나스(Chlamydomonas)는 건조 후 무게 기준 연평균 약 6톤을 채취할 수 있는 것으로 알려졌다.
배양한 조류는 수확탱크에 모아 원심분리기로 농축한 후 천일 건조시키며 배양기간은 종류에 따라 달라 클로렐라(Chlorella)는 2일, 클라미도모나스는 3일, 스피룰리나(Spirulina)는 6일 가량이 소요되는 것으로 파악되고 있다.
배양액은 수돗물을 이용하고 있으며 장기적으로 배양 후 물 재이용을 추진할 계획이다.
배양한 조류는 산업에 실제로 응용하고 있다.
말레이지아에서 새우를 양식하고 있는 SeaHorse에 사료 및 수질조정제로 공급하고 있으며 SeaHorse는 블랙타이거 새우를 생산해 오스트레일리아를 중심으로 세계 각국으로 수출하고 있다.
새우의 먹이인 플랑크톤 및 배합사료는 가격이 상승하고 있어 조류를 활용함으로써 코스트를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 수질 정화에 따라 질병이 억제되는 등 유의미한 효과가 나타나고 있는 것으로 알려졌다.