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KIST 한국과학기술연구원 Korea Institute of Science and Technology

최신연구성과

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제목 목질계 바이오연료 폐기물 '리그닌'의 재발견, 친환경 용매 개발로 순환형 바이오연료 생산한다.
연구팀 청정에너지연구센터 김광호 박사팀 조회수 201
파일첨부
- 바이오연료 부산물인 ‘리그닌’으로 ‘리그닌’을 제거하는 재생 가능한 용매 개발  

- 기후변화 및 온실가스 대응·지속가능한 바이오연료 생산 기술 개발 기대
 


 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 청정에너지연구센터 김광호 박사는 캐나다 밴쿠버에 있는 KIST-UBC(브리티시컬럼비아대) 현지 랩 프로그램을 통해 바이오매스(biomass) 내 존재하는 리그닌*을 활용하여 바이오연료 생산에 필요한 새로운 종류의 용매(공융용매**)를 개발했다고 밝혔다.
*리그닌(Lignin) : 셀룰로오스와 함께 바이오매스를 이루는 주성분. 목재의 30~40%를 차지하는 고분자물질로 대부분 분해되어 폐기되거나 연료로 사용된다.
**공융용매(Deep eutectic solvent) : 다양한 종류의 양이온/음이온을 포함하며 구성 물질들 간 강한 수소결합으로 형성된 용매

 일반적으로 바이오연료를 생산하기 위해서는 적절한 용매를 활용하여 바이오매스로부터 리그닌 성분을 제거 후 이용하여야 한다. 현재는 대부분 유기 용매를 이용하는데, 이러한 유기 용매는 주로 석유화학에서 생산될뿐더러 용매가 적절하게 회수·재활용 되지 않으면 바이오연료의 생산 단가 상승에 큰 영향을 미친다. 지속 가능하고 경제성이 확보된 바이오연료 생산을 위해서는 친환경적이고 재생 가능한 용매의 개발이 필요하다.
 최근 바이오에탄올을 비롯한 바이오연료 생산 공정 연구에서 기존의 유기용매를 대신하는 새로운 형태의 녹색 용매 개발에 많은 연구가 집중되고 있다. 최근 KIST 연구진은 부산물로 발생되지만, 대부분 폐기되어 왔던 리그닌을 활용하여 용매를 개발하였다. 
 
 KIST 김광호 박사는 바이오연료 생산과정에서 부산물로 발생하는 리그닌을 활용하여 친환경 용매를 제조하는데 성공하였다. 리그닌을 기반으로 하는 이 용매는 기존의 유기용매를 대신하여 바이오연료 생산 공정에 사용할 수 있다. 또한, 기존의 유기 용매 시스템을 대체할 수 있고 친환경적이며 재생이 가능하다. 공정에 필요한 물질을 공정 내에서 수급, 활용하는 ‘순환형 바이오연료 생산’을 가능하게 하여 학계의 주목을 받고 있다.

 KIST 김광호 박사는 “이번 성과는 바이오연료 생산에 필요한 용매를 바이오매스에서 부산물로 발생하는 리그닌으로부터 직접 제조하는 기술을 개발한 것으로, 바이오연료·바이오화합물 생산을 위한 중요한 계기가 될 것” 이라고 밝혔다. 또한 김광호 박사는 “미국 에너지부(DOE) 산하의 바이오에너지 연구센터와의 협력 연구를 통해 국내 바이오연료 연구 수준을 높이고, 기후변화 및 지구온난화에 대응할 수 있는 미래 지속가능한 바이오연료 생산 기술을 개발할 것”라고 말했다.

 본 연구는 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 미국 에너지부 산하 두 바이오에너지 연구센터(Joint BioEnergy Institute, Center for Bioenergy Innovation), 뉴욕주립대 및 육군사관학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 미국립과학원회보 ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA’ (IF: 9.504,  JCR 분야 상위 7.031%) 최신호에 게재되었다.
 * (논문명) Integration of renewable deep eutectic solvents with engineered biomass to achieve a closed-loop biorefinery
- (제1저자 및 교신저자)  한국과학기술연구원 김광호 선임연구원


<그림설명>


[그림1] 
형질전환 바이오매스로부터 분리된 리그닌 기반의 공융용매 제조 및 지속가능한 순환형 바이오연료 생산 모식도 

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