한국 토종 전투기 ‘FA-50’, 물속 녹조로 만든 기름 넣고 난다

양지원 KAIST교수팀 ‘미세조류 인공석유’개발… 2015년 특별한 실험

“한국 토종 전투기 FA-50에 우리가 개발한 ‘바이오 인공석유’를 넣고 하늘을 나는 겁니다. 국방과 에너지 자립을 동시에 이루겠다는 상징적인 의미가 있습니다.”

9일 대전 KAIST 생명화학공학과 1층의 한 실험실. 여러 명의 연구원이 오후 10시가 넘도록 분주히 움직이고 있다. 시퍼런 녹조류로 가득 찬 수조를 이리저리 살피며 각종 약품을 주사기로 집어넣었다. 녹조 또는 적조라고 부르는 수중 광합성생물, 즉 ‘미세조류’가 자라는 속도를 조금이라도 더 높이기 위해서다.

강이나 바다에 미세조류가 급증하면 물속에 햇빛이 닿지 않아 수중 생태계에 치명적이다. 그러나 양지원 KAIST 교수팀은 오히려 미세조류를 ‘보물’처럼 대한다. 이유는 딱 하나, 인공석유의 원료가 되기 때문이다. 양 교수팀은 2010년부터 미래창조과학부가 지원하는 글로벌 프런티어 사업의 일환인 ‘차세대 바이오매스 연구단’을 맡아 4년째 미세조류를 키우고 있다.


○ 전투기 연료 시간당 최대 50드럼 필요

빠른 속도로 하늘을 비행하는 전투기는 그야말로 ‘기름 먹는 하마’다. 대형 전투기는 시간당 최대 50드럼(10t)의 기름을 연소하고 FA-50 같은 소형 경전투기도 약 20드럼(4t)을 태운다.

이런 점에 주목한 연구단은 최근 공군 연구분석평가단과 공동으로 특별 실험을 기획했다. 많은 기름이 필요한 항공유를 미세조류로 생산하고 이 항공유를 지난해 실전 배치를 시작한 한국형 경전투기 FA-50에 주입해 하늘에 띄우겠다는 것이다. 원유 수입 없이 항공유를 확보할 수 있으니 자주국방에도 도움이 된다.

연구단은 신재생에너지벤처 엔엘피(NLP)와 공동으로 경남 하동에 물 100t을 넣을 수 있는 수조 16개와 10t 용량 수조 20개를 설치해 총 1800t 용량의 미세조류 시험생산 시설을 올해 마련했다. 현재 이 수조에서 수온, 일조량, 영양염류 농도 등을 정교하게 조절하면서 미세조류 배양을 시험 운영 중이다. 미세조류에서 기름을 짜내는 일은 포항산업과학연구원(RIST)이, 이 기름을 항공유로 바꾸는 일은 SK이노베이션이 맡는다.

양 교수는 “기름을 짤 수 있는 수준으로 미세조류를 배양하는 데 1, 2주 걸린다”면서 “올해 9월 기름 생산을 시작하면 내년 여름 FA-50에 주입할 기름을 확보할 수 있다”고 말했다. 미세조류로 생산한 기름을 전투기에 실험하는 계획은 미국에 이어 세계에서 두 번째다.


○ 사탕수수, 톱밥, 그 다음은 미세조류

미세조류처럼 생명체에서 뽑아낸 연료를 바이오매스라고 부른다. 1세대 바이오매스는 주로 사탕수수나 옥수수 같은 식량이 원료였다. 지금도 브라질에선 사탕수수로 알코올을 만들어 자동차 연료로 쓴다. 하지만 이 방식은 기아로 고통을 겪는 사람들을 도울 수 있는 음식으로 자동차 연료를 만든다는 태생적 한계가 있다. 2세대 바이오매스는 폐목재나 톱밥 등에서 셀룰로오스를 분해해 알코올로 만든다. 하지만 이 역시 기름 추출 효율이 떨어져 상용화가 어려운 실정이다.

이 때문에 최근에는 세계적으로 미세조류를 쓰는 3세대 바이오매스가 인기다. 성장이 빠른 데다 기름 함량도 많아 사업성이 높은 것으로 평가받고 있다. 게다가 미세조류로 만든 연료는 일반 휘발유나 항공유 등과 성분에서 큰 차이가 없고 미세조류가 광합성을 통해 이산화탄소까지 흡수하기 때문에 친환경 에너지로 불린다. 주유소 등 기존 시설을 교체하지 않고 그대로 이용할 수 있는 것도 장점이다.

양 교수는 “유전자 조작을 통해 빨리 자라고 지질 함량도 높은 새로운 미세조류를 개발하는 연구와 최적의 배양 기술 연구를 병행하고 있다”면서 “여건만 뒷받침된다면 10년 안에 상용화될 것”이라고 말했다.

대전=전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com