△생명정보공학과 백승필 교수

△자연과학연구소 윤효직 박사

고려대학교 세종캠퍼스(부총장 김영) 생명정보공학과 백승필 교수(교신저자)와 자연과학연구소 윤효직 박사(제1저자)가 실증형 1톤 이상 규모에서 미세조류 *바이오매스를 경제적으로 수확하는 기술을 성공적으로 개발했다.

 

*바이오매스: 생물체에서 얻은 유기물로, 연료 등 에너지 자원으로 활용될 수 있는 재생 가능 자원.

 

이번 연구는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 공정과 스크류 프레스 여과(Screw Press Filtration) 공정을 활용한 다단 수확 기술을 제안한다. 연구 결과는 세계적 권위지인 Bioresource Technology (I.F.: 9.7, 농업공학 분야 1위 저널) 2025년 2월호에 “Economic and demonstrative pilot-scale harvesting of microalgae biomass via novel combined process of dissolved air flotation and screw-press filtration”란 제목으로 최종 출판되었다.

 

미세조류 바이오매스는 기존 1·2세대 바이오매스보다 단위 면적당 에너지 생산량이 최대 100배 높다. 또한 CO₂를 소비하며 성장하는 특성이 있어 온실가스 감축에도 기여할 수 있다. 생체 내 지질을 함유하고 있어 바이오연료 생산도 가능하다. 그러나 경제적 상용화를 위해서는 생산 비용을 현재보다 10배 이상 낮춰야 한다. 특히 전체 생산 비용의 20~30%를 차지하는 수확 공정이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 꼽힌다.

 

백승필 교수 연구팀은 DAF 공정과 스크류 프레스 여과 공정을 결합하여 에너지 소비를 줄이면서도 수확 효율을 높이는 새로운 공법을 개발했다. 이 기술을 랩(lab) 규모에서 실증형 규모(하루 최대 10톤)까지 확장해, 지속적인 미세조류 바이오매스 수확이 가능한 플랫폼을 구축했다.

 

기존 수확 방식인 원심분리(Centrifugation) 및 막 분리(Membrane Filtration)는 높은 에너지 소비와 규모 확장의 어려움이 있었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 다단 수확 공정(DAF+Screw Press Filtration)을 구축했다. 이 기술을 활용하면 연속적으로 4톤 이상의 미세조류를 수확할 수 있으며, 수확 과정에서 사용되는 에너지를 60% 절감할 수 있다.

 

또한 이 기술은 고려대학교 안암캠퍼스 심상준 교수 연구팀이 개발한 대규모 미세조류 광배양기와 연계하여 배양부터 수확까지 가능한 통합 플랫폼을 완성했다.

 

백승필 교수는 “이번 연구 성과는 향후 수백 톤 규모의 미세조류 바이오매스 생산공정으로 확장될 수 있는 핵심 기술이며, 커지는 미세조류 기반 바이오매스 산업의 상용화 가능성을 높일 것이다”라며, “미세조류뿐만 아니라 타 미생물 기반 바이오매스에도 활용될 수 있는 중요한 기술”이라고 강조했다.

 

본 연구는 한국연구재단의 Carbon to X (CtX) 기술 개발 사업 및 지역혁신 선도연구센터(RLRC) 사업의 지원을 받아 수행되었다.