미래 먹거리 산업으로 해조류 기반 바이오 에너시 생산체제 구축

우리나라는 2007년 부경대학 우회철 교수 연구팀이 ‘해조류 바이오매스로부터 청정연료와 고부가 가치소재를 동시에 생산하는 통합공정 원천기술 확보’라는 농식품부 연구과제를 부여받았다. 그리고 2008년에 부경대 ‘해조류 바이오매스 연구팀이 “일관 공정으로 다종류의 에너지원을 동시 생산하는 ‘해조류 바이오매스 에너지화 통합공정 원천기술’을 세계 최초로 개발해 경제성 확보 가능성을 제시하였다.

이어서 2009년에는 ”건조 다시마 1톤으로부터 휘발성 유기산 400kg(혼합알코올 260kg), 바이오오일 95kg을 생산하는 데 성공함으로써, 전년 대비 바이오에너지 생산수율을 약 55%까지 향상시키는 공정을 구축했다“고 밝혔다. 이는 ”초산 등을 포함하는 휘발성 유기산은 기초 화학원료로 사용될 수 있으며, 이를 촉매를 이용하여 환원 반응을 그치면 혼합 알코올로 전환되는데 이는 기존의 에탄올보다 우수한 성질을 가진 가솔린 자동차 연료로 사용할 수 있다“고 밝혔다.

그리고 바이오에너지 원료로서의 해조류를 대량생산하기 위해 모자반 외 3종의 비식용 해조류를 완도를 비롯한 기장과 통영에서 양식 실험을 실시하였다. 에너지원이 될 수 있는 대상 종과 고밀도 양식방법을 개발하는 등 ‘해조류 바이오매스 생산단지 클러스터’를 구축해 나가고 있었다.

㈜바이올시스템즈는 동남아에서 생산되는 홍조류(우무가사리)에서 바이오 에탄올을 생산한 경험이 있으며 전남 고흥에서 대규모 현장 실험(pilot plant)을 실시하고 있었다. 그리고 사탕수수와 옥수수 등과 같은 대표적인 육상 바이오매스와 해양 바이오매스와의 에탄올 생산 경제성을 검토하였다.

이런 내용을 종합하여 2009년 3월, 농식품부에서는 ‘해조류 바이오매스의 그린 에너지화 및 통합적 활용’이라는 로드맵을 발표하였다. 이어서 바다 숲 조성사업을 본격적으로 추진하기 위해 매년 100억원씩 국비를 투입하여 해조류 바이오매스 생산기반을 지속적으로 구축해 나간다는 방침을 수립하였다. .

한편 한국생산기술연구원은 2009년을 기점으로 2020년까지의 13년에 걸친 3단계 에 걸쳐 바이오 에너지 대량생산체제를 구축한다는 전략을 수립하여 시행하고 있다. 2020년 이후에는 휘발유 대체 비율을 20%에서 40%까지 끌어 올리고, 세계 시장 진출을 겨냥한 수출전략상품으로 발전시켜 나가겠다는 것이다.

제1단계(2009년부터 2012년까지)

- 당화 발효 기초 원천기술을 확립하고 동시에 해조류 대량 양산에 적합한 국내외 재배지 확보

제2단계 (2012년부터 2015년까지)

- 양산기술을 통해 확보된 바이오연료보급체계 확립

제3단계(2016년부터 2020년까지)

국내 휘발유 소비량의 20%를 바이오에너지로 대체를 통하여 기술개발에 착수하였다.

차세대 먹거리이자 고부가가치 산업으로 각광받고 있는 바이오산업 가운데에서도 해양바이오산업은 향후 성장 가능성이 높은 국가 미래산업으로 평가받고 있다. 지난해 7조원 수준의 전 세계 해양바이오 시장은 오는 2027년에는 11조원으로 1.6배 성장이 예상되면서 주요 국가들도 연구개발(R&D) 및 관련 인프라 확대를 통해 발 빠르게 시장 선점에 나선 상태다.

해양바이오산업은 해양생물 자원에서 추출한 원료를 활용해 바이오 소재를 개발, 제품·서비스를 생산하는 산업을 의미한다.

해양생물이 전체 지구생물의 약 80%를 차지하는 만큼 대표적인 ‘블루오션(Blue Ocean)’으로 꼽히며 식품, 의학, 화학, 에너지 등 다양한 분야로 구분해 활용하고 있다. OECD는 해양바이오산업이 질병, 자원, 환경 등 전 세계적인 문제를 해결하는 것은 물론, 혁신성장 및 일자리 등을 창출할 수 있는 미래산업으로 보고 있다.

우리나라는 최근 해양바이오산업 육성을 위한 국가적 전략계획을 수립한 가운데 국내에서는 전라남도 완도군이 해양바이오산업의 대표 중심지로 주목받고 있다. 완도군은 천혜의 해양 자원을 활용해 해양바이오산업의 국가 경쟁력을 높이는 동시에 지역경제 활성화를 도모한다는 구상이다.

해양수산부는 지난해 7월 ‘해양바이오산업 신성장 전략’을 수립하고 2027년까지 관련 시장 규모를 현재의 2배 수준인 1조2000억원까지, 관련 일자리는 3배 수준인 1만3000여명까지 확대하는 등의 세부 계획을 발표하였다. 해양바이오산업 신성장 전략은 △해양바이오 핵심기술 개발 △선순환 산업생태계 조성 △기업의 자율적 성장 지원체계 구축 등 3대 중점과제로 구성됐다.

국내 제1의 해조류 생산지인 완도군 역시 해양바이오산업을 ‘미래 100년 먹거리 산업’으로 정하고 ‘해양바이오 소재 생산·연구단지 조성’, ‘해양바이오 기업 유치’ 등에 속도를 내고 있다. 해양수산부는 2021년 기준 전국 다시마와 매생이 생산의 70%를 완도군을 중심으로 해조류 특화 거점 구축 계획을 수립했다.

완도군에서는 “지역 특화 소재에 기초한 해양바이오 산업화 소재 개발사업 등 지역단위 R&D 사업을 발굴해 수행하고 있다”며 “전 세계 R&D 연구자 및 기업에서 활용 가능한 해조류 기반의 표준물질 개발 등 고부가 소재개발로 완도 중심의 해양바이오산업 세계화 기반을 마련할 것”이라고 밝히고 있다.

현재 완도군은 ‘서남해안권 해양바이오 클러스터 구축’ 계획의 일환으로 약 900억원의 예산을 투입해 해양바이오 소재 생산단지와 해양바이오 소재 연구단지를 조성하고 있다. 지난해 건립한 ‘해양바이오 공동협력연구소(102억원)’를 비롯해 △해양헬스케어 유효성 실증센터(160억원) △해조류 활성소재 인증 생산시설(250억원) △ 코스메틱 소재 생산지원 시설(90억원) △해조류 바이오 스마트팩토리(200억원) △일자리 연계형 지역전략 산업지원 주택(108억원) 등을 오는 2026년까지 추진할 계획이다.

즉 해양바이오 공동협력연구소는 해양바이오와 관련된 국내 대학·기업 및 연구기관들의 공동협력 연구를 위한 공간으로 건강기능식품, 의약품, 화장품 등 고부가 제품 개발을 지원한다. 기업사무실(기업부설연구소 10개실, 스타트업 30개실), 공동실험실, 동물세포 실험실, 미생물 실험실 등도 갖추고 있다.

2024년 건립 예정인 해양헬스케어 유효성 실증센터는 연구평가 시스템을 갖추지 못한 기업의 사업화를 위해 식품의약품안전처 등 인증절차를 이행하는 과정에서 필요한 유효성 및 표준화 시스템을 구축한다. 국내 최초 해조류 기반 표준화 데이터베이스와 유효성 실증지원을 통해 해조류의 고부가 가치화 및 지역 내 바이오기업 육성 기반 마련을 도모할 방침이다.

같은 해 완공하는 해조류 활성소재 인증 생산시설은 완도에서 생산한 다양한 해조류에서 기능성 물질을 추출, 건강기능식품 및 기능성 화장품 생산을 위한 해양바이오 원료 소재를 공급하는 역할을 한다. 해조류 탈염과 중금속 제거 등 전처리 시설을 비롯해 생산·품질관리 시설을 갖출 예정이다.

올해 건립하는 코스메틱 소재 생산지원 시설은 해조류 등 해양 자원을 활용한 다양한 화장품 소재 개발 및 생산을 지원한다. 화장품 전문인력 교육을 통해 도내 기업의 해외 진출도 돕는다.

완도군은 “전남도내 유일한 화장품 생산지원 시설로 지역 내 화장품 기업의 창업과 성장에도 기여할 전망”이라며 “해외 진출을 위한 맞춤형 기술 지원으로 글로벌 강소기업을 육성하는 효과도 기대할 수 있다”고 설명했다.

일례로 흥일식품, 그린오션, 이노플럭스 등 도내 기업은 해양 자원을 소재로 한 화장품을 개발해 최근 캄보디아, 스페인, 미국, 러시아, 두바이 등 5개국을 대상으로 25만4000달러의 수출계약을 체결했다.

이밖에 해조류 바이오 스마트팩토리는 계절 변화에 따른 수온 변동 등 계절적 한계를 극복할 수 있는 고기능성 해조류를 연중 생산하는 시설로 2026년 준공을 앞두고 있다. 해양바이오 연구자 및 종사자의 정주 환경 확보를 위한 일자리 연계형 지역전략 산업지원 주택도 68가구(사회초년생형 40가구, 신혼부부형 20가구, 가족형 8가구) 규모로 2025년 준공한다.

이같은 인프라를 통해 해양바이오 소재 대량 생산, 원료 공급, 제품 개발 등을 위한 통합 시스템을 마련할 계획이다. 이를 통해 해양바이오산업 생태계 선순환 구조를 완성하는 것에 초점을 맞추고 있다.

GS칼텍스는 2010년 100%의 자회사인 GS바이오를 설립, 해조류 등에서 추출한 포도당과 박테리아를 이용하여 차세대 바이오 연료로 불리우는 액체연료인 바이오 부탄올을 만들었다.

LG화학은 해조류, 옥수수 등을 원료로 하는 생분해성 플라스틱 제품개발에 이어서 폴리올레핀(PO), 고흡수성 수지(SAP), 고부가성 수지 등을 생산하고 있다.

현대오일뱅크는 불루수소, 화이트 바이오, 친환경화학 소재 등을 3대 친환경 미래 먹거리로 선정하고 특히 화이트 바이오 사업에 해조류, 미생물, 효소 등을 활용해서 친환경 소재개발에 집중하고 있다. 이어서 벤처기업인 마린이노베이션은 해조류 부산물을 이용하여 생분해성 비닐을 만들고 있으며 이를 활용하여 종이컵, 부직포, 포장용기, 골판지, 식판, 마스크 팩, 기저귀 등 다양한 제품을 생산하고 있다.