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"GS칼텍스, 바이오기업 전환 듀퐁 벤치마킹"

농식품 기술 고부가가치 산업으로 중심 이동
석유화학기업에서도 바이오 연구·생산 박차

최수진 기자 (csj890@ebn.co.kr)

등록 : 2017-02-17 00:01

산업간 융·복합을 불러오고 있는 4차 산업혁명이 글로벌 경제 패러다임으로 부상한 가운데, 농업기술 분야에서도 경계를 허무는 기술개발에 관심이 집중되고 있다.

바이오, 소재 등 신산업 분야의 농업분야 적용이 대폭 확대될 것으로 예상된다.

▲ 김덕기 GS칼텍스 기술연구소 책임연구원이 국내외 바이오매스 이용 산업화 추진현황에 대해 발표하고 있다.ⓒEBN
◆ "산업바이오 경쟁력 스페셜티 케미칼 분야서 찾아야"

17일 바이오업계에 따르면 전날 서울 코엑스에서 열린 '2017 농식품 과학기술 미래전망대'에서 농생명자원 활용기술 분야의 강연과 토론이 진행됐다.

김덕기 GS칼텍스 기술연구소 책임연구원은 국내외 바이오매스 이용 산업화 추진현황에 대해 설명했다.

김 연구원은 "GS칼텍스가 바이오쪽에 연구한지 만 10년이 됐다"며 "화석연료, 핵연료 등 다양한 연료가 사용되고 있는데 지속가능한 발전에 대해 고민하고, 효율성을 높일 수 있는 방법을 연구하고 있다"고 말했다. 현재 GS칼텍스는 여수 공장 부지에 바이오부탄올 데모플랜트를 건설 중이다.

석유화학이 NCC(나프타분해설비) 등 업스트림 및 추가공정이 필요한 반면 산업바이오 분야에서는 제품을 선택적으로 생산 할 수 있고, 석유화학에 비해 적은 온도와 압력으로 생산이 가능해 운영비 절감이 가능하다는 장점이 있다.

또 대부분의 석유화학기업이 해외에서 라이선스를 도입하고 대규모 설비 투자를 해야 하지만, 산업바이오는 벤처 등 특화된 경험과 핵심 IP 기술만 있으면 된다.

김 연구원은 "GS칼텍스는 글로벌 기업인 듀퐁을 벤치마킹 하고 있다"며 "듀퐁은 화학기업이었지만 지속적인 연구와 투자로 바이오 분야로의 성공적인 전환을 했다"고 말했다.

타 석유화학기업들도 산업바이오 분야에서 이미 생산을 하고 있거나 연구개발을 진행 중이다.

산업연구원에 따르면 LG화학은 PLA copolymer 및 중합기술을 지속적으로 개발하고 있으며, 롯데케미칼은 바이오 PLA, PET 등을 개발하고 있다.

GS칼텍스는 2,3-부탄디올, 바이오부탄올, 바이오나일론 등을 개발하고 있다.

김 연구원은 "바이오매스 상업화에서 가장 중요한 것은 원료 확보"라며 "바이오연료에 대한 수요가 증가하면서 식량 위기 등 윤리적 이슈도 지속적으로 제기되고 있다"고 말했다.

이어 "이러한 문제 때문에 톱밥 등 폐기물을 활용한 목질계 바이오매스 활용성이 대두되고 있다"고 덧붙였다.

김 연구원은 기술 개발 및 환경 규제 강화에 따라 산업바이오 적용 분야는 지속적으로 증가할 것으로 내다봤다.

그는 "산업바이오의 경쟁력은 스페셜티 케미칼 분야에서 찾아야 한다"며 "친환경, 무독성 등 바이오제품에 대한 프리미엄이 확실한 영역이고, 투자규모가 상대적으로 낮고 부가가치는 높다"고 평가했다.

또한 "가격 경쟁력 확보를 위해 원료 다변화 및 안정적인 바이오매스 확보가 필수적"이라며 "정유사업에서도 기술력으로 세계적인 규모를 유지하고 있는데 산업바이오분야에서도 기술력을 통해 해외 시장 공략도 고려해볼 문제"라고 덧붙였다.

▲ 이승규 한국바이오협회 부회장이 '2017 농식품 과학기술 미래전망대'에서 농생명자원 활용기술분야의 강연과 토론을 진행하고 있다.ⓒEBN
◆"동물 전염병 문제 해결 위해서도 마이크로바이옴 연구 중요"

이우송 한국생명공학연구원 전북분원장은 농생명의약 기술현황 및 미래 전망에 대해 발표했다.

이우송 분원장은 "인간게놈해독 비용이 1000달러 이하로 하락하면서 바이오 경제시대로 전환하고 있다"며 "먹거리중심의 농식품에서 고부가가치 산업으로 발전하고 있다"고 설명했다.

바이오 산업은 고병원 감염병, 에너지·자원·환경, 고령화 문제 등 글로벌 현안 해결에 핵심 열쇠로 인식되고 있다. 이에 따라 지속적인 투자도 이뤄지고 있는 상황이다.

영국 경제경영연구센터의 조사결과에 따르면 2030년 국내 바이오경제 규모는 108조원에 달할 전망이다.

이 분원장은 "2024년에는 의약품 및 의료기기 등 바이오 산업 규모가 반도체 등 IT, 자동차 등을 뛰어넘을 것으로 보인다"고 전망했다.

미국에서도 인간게놈프로젝트(HGP)를 수행하면서 고용, 생산, 부가가치 등 경제에 막대한 기여를 한 것으로 알려졌다.

UN의 지속가능개발목표 17개 중 바이오가 기여할 수 있는 목표는 청정에너지, 기후변화, 생물다양성등 10가지가 넘는 등 바이오는 지속가능 발전의 핵심기술이라고 이 분원장은 강조했다.

이 분원장은 "농명생명산업은 식량, 보건, 에너지, 기후변화 등 인류 4대 난제 해결의 핵심분야"라며 "현재 농생명자원 유래 기능성 물질 및 기능성식품 개발, 기능성 축산물, 기능성 발효미생물 및 유제품 등의 개발이 활발히 진행되고 있다"고 설명했다.

SK케미칼이 개발한 조인스정, 동아제약의 스티렌정 등이 농생명자원을 활용한 결과다.

이 분원장은 농생명의약부문에서 미래 유망 기술로 마이크로바이옴, 인공장기, 식물세포배양기술, 유전체 분석 기술을 활용한 신품종 동물 개발을 꼽았다.

그는 "AI, 구제역 등이 최근 문제되고 있는데 병원체가 바이러스이기 때문에 면역력 강화가 가장 중요하다"며 "육종 개발 등이 지속적으로 이뤄지겠지만, 동물 전염병을 제어하기 위해서는 동물 마이크로바이옴 등을 통한 면역 증강도 함께 이뤄져야 한다"고 강조했다.

마이크로바이옴은 인체의 미생물 전체를 의미하는 것으로 최근 알레르기, 대사·면역질환, 뇌질환 등에 영향을 미치는 것으로 알려지며 전 세계적으로 국가 차원의 연구가 이뤄지고 있다.

그러나 아직 국내에서는 마이크로바이옴을 최근에 인식하며 미국, 영국, 중국, 일본 등에 관련 연구개발이 더디게 이뤄지고 있는 상황이다.

아울러 바이오리액터를 활용해 식물세포주로부터 유용한 기능성 소재·대사체를 대량으로 생산하는 기술인 식물세포배양기술도 주목했다.

실제로 국내에서는 삼양바이오팜이 주목나무 세포배양을 통해 항암제인 택솔을 생산했으며, 일본 미쯔이화학은 지치, 황련, 꼭두서니 배양세포 연구개발로 시코닌 등 염료, 향료 개발이라는 성과를 거뒀다.

이 분원장은 "생명자원소재의 수요는 증가하고 있지만 원료식물 공급은 한계 봉착이 예상되고, 특히 국내산업에서 해외의존도가 67%나 돼 대체 생물자원 개발이 필요하다"고 전했다.

◆"폭발 안전성·변형성 좋아 웨어러블 등에 활용 가능"

이선영 국립산림과학원 연구원은 나노셀룰로오스를 활용한 신산업 소재 개발 현황 등에 대해 발표했다.

나노셀룰로오스는 식물 바이오매스로부터 쉽게 얻을 수 있는데다 재생이 가능하고 풍부한 천연자원이다. 생분해성, 치수안정성, 열안정성 등이 우수하며 기계적 성질, 화학개질이 좋아 다각적 활용이 가능하다. 특히 목질 재료와 상관없이 기계적, 화학적 처리만 잘 된다면 양질의 나노셀룰로오스를 얻을 수 있다.

이에 따라 고분자복합재료, 에너지 저장소자, 의공학용 신소재, 환경 정화용 신소재, 기능성 섬유 등에 활용되고 있다.

이 연구원은 "일반 대기업에서 현재 리튬이온전지 분리막으로 PE, PP와 같은 석유 제품을 사용하고 있는데 기존 상업용 분리막은 150℃ 이상에서 30분 이상 노출될 경우 수축이 이뤄져 폭발하는 문제가 있다"며 "나노셀룰로오스는 같은 상황에서도 전지 폭발에 대한 안전성을 확보했다"고 설명했다.

실제로 삼성전자의 갤럭시노트7 발화 원인이 배터리 분리막에 의한 것으로 밝혀지기도 했다.

나노셀룰로오스는 분리막 외에 종이 배터리로도 활용이 가능한데 금속과 달리 휨과 접힘에 용이해 다양한 형태의 종이 배터리 응용이 가능하다. 이에 따라 웨어러블 등 다양한 산업군에서 활용이 가능해진 것.

이 외에도 인공뼈 지지체, 지혈제, 피부 약물 전달시스템 등 의공학 분야에서도 활용 가능성이 높게 점쳐지고 있다.

이 연구원은 "올해 9월 고압 호모지나이저, 울트라 파인 그라인더 등 나노셀룰로오스 생산을 위한 설비를 구축할 계획"이라며 "하루 셀룰로오스 나노섬유 500ℓ 생산이 가능해 설비가 구축된 이후 산업화에 용이할 것"이라고 전망했다.