	보 도 자 료
	배포 일시 : 2017년 10월 11일(수) 오전 9시
담당부서	산업진흥과	과 장	김석겸(□ : 229-2850)
		화학신소재담당	홍순삼(□ : 229-2870)
		주 무 관	김명숙(□ : 229-2871)
제공부서	공보관(박인섭 · 윤영철 : 229-3031~2) / 누리집(www.ulsan.go.kr)

울산시 바이오화학산업 육성 가속화

‘바이오슈가 대량 생산 기술 개발’추진

지난 2014년 7월 착수, 오는 2019년 6월 완료 예정

울산시는 석유화학산업의 미래라고 할 수 있는 바이오화학산업 육성을 위해 핵심 원재료가 되는 ‘바이오슈가의 대량 생산 기술 개발’을 한국화학연구원과 함께 추진 중이다.

이 사업은 총 178억 원의 사업비가 투입되며 2014년 7월 착수, 오는 2019년 6월 완료될 예정으로, 기존 사탕수수, 감자 및 옥수수 등과 같은 식용 자원이 아닌 풀과 나무 같은 비식용 바이오매스로부터 바이오슈가를 대량으로 생산하는 기술이다.

바이오매스는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 그리고 리그닌 등 세 가지 주요성분으로 이루어져 있는데, 이 사업에서는 이를 효율적으로 산업에 사용할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

즉, 셀룰로오스로 바이오슈가 대량 제조, 헤미셀룰로오스로 자일리톨 등 고부가가치형 식품 첨가물 제품 제조, 리그닌으로 바이오플라스틱과 고가의 향신료 바닐린을 제조하는 기술을 개발함으로써 바이오매스의 어느 부분도 버리는 것 없이 산업적으로 사용할 수 있게 하는 것이다.

이는 석유화학산업에서 원유를 최대한 활용함으로써 석유화학제품의 시장 경쟁력을 극대화한 것과 일맥상통하는 것이라 할 수 있다.

올해 10월부터 시작되는 4차 연도에서는 1일 200kg 건조된 바이오매스로부터 바이오슈가, 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 연속적으로 생산할 수 있는 파일롯 설비를 중구 혁신도시에 있는 한국화학연구원 바이오화학실용화센터에 구축하게 된다.

구축된 파일롯 장비를 이용하여 생산되는 바이오슈가는 국내 바이오화학기업 및 연구기관에 공급되어 다양한 종류의 바이오정밀화학 제품 생산에 활용되며, 함께 생산되는 헤미셀룰로오스는 자일리톨 등 식품첨가물 제조에 사용하게 된다.

바이오슈가 생산 시 부산물로 생산되는 리그닌은 산업용 소재인 섬유와 플라스틱 필름 생산에 활용되는 등 바이오매스의 종합적인 활용 기술 개발로 울산시가 바이오화학산업을 육성하는데 한걸음 더 나아갈 것으로 기대되고 있다.

붙임: 사업개요 및 성과. 끝.

	이 자료에 대하여 더욱 자세한 내용을 원하시면 산업진흥과 김명숙(☎ 052-229-2871)에게 연락주시기 바랍니다.

비식용 그린카본 기반 바이오슈가 대량생산 기술개발

□ 필 요 성

○ 바이오화학 원료 대량생산기술 개발 및 기업이전을 통해 바이오 화학 전문 기업 및 바이오화학 연관산업 집중 육성에 기여

□ 사업개요

○ 사업기간 : ‘14. 7 ~ ’19. 6 (5년)

○ 총사업비 : 17,800백만원(국 13,800, 시 800, 민자 3,200)

○ 사업주관 : 한국화학연구원

○ 사업내용

- 바이오슈가 대량생산 기술개발

- 오탄당 대사용 유전자 증폭 등 헤미셀룰로오스 사용 미생물 기술개발

- 리그린 활용기술 개발

- 바이오매스(초본, 목본) 수급을 위한 글로벌 협력체계 구축 활용

※ 오탄당 : C₅HO₅,    리그닌 : 목재속에 20～40%함유, 바이오매스 발효부산물

□ 추진사항

○ 바이오화학 산업화 촉진기술개발사업 예타 통과 및 사업선정

○ 1차 연도(‘14. 7 ～ ’15. 6) 사업 추진

- 범용성 바이오슈가 제조 기술의 최적화 연구 등

○ 2차 연도(‘15. 7 ～ ’16. 8) 사업 추진

- 바이오슈가 파일롯 플랜트 기초 설계 및 예가 견적 산출 등

○ 3차 연도(‘16. 9 ～ ’17. 9) 사업 추진

- 바이오슈가 대량 제조 기술 확보 및 플랜트 상세설계

붙 임		그 간 사업성과

□ 사업성과

1. 1차 연도 사업성과

○ 그린카본 선정 : EFB(인도네시아), 거대억새(국산), 갈대(국산), 아카시아(베트남), 자본메라(인도네시아)

*그린카본 선정 시 경제성과 확보 가능성이 동시에 고려되었음

○ 열수전처리물 후처리 기술 개량

- 리파이닝 기술의 도입 시험 : 2종의 연구실용 리파이너 적용

그린카본 시료 대부분 당수율 10% 내외 증대, 예) EFB의 경우 7 FPU/g glucan 효소 사용, 당수율 68%

* 효소 사용량이 증가할수록 당수율은 올라가지만 비용이 따라서 증가하므로 낮은 효소 사용량으로 높은 당수율을 내는 것이 필요함

* 당수율 : 바이오매스 구성성분 중 하나인 셀룰로오스를 분해하여 당을 제조할 때의 수율

- 열수전처리물의 염기 수용액 세척 : 그린카본에 따라 10% 이내 당수율 증대

○ 이화학적 전전처리 기술 개발

- 그린카본의 신속한 수화, 추출용 단위공정 개발

*특허출원 : 출원일 : 2015-12-3, 출원번호 : 2015-0171193, 발명의 명칭 : 목질계 바이오매스 전처리용 연속고압반응기 및 이를 이용한 연속식 고압 전처리 방법

○ C5 발효당 제조 기술 개발

- 헤미셀룰로오스 가수분해물의 효소당화 수율증대 기술개발 완료

- 현재 불순물 제거용 분리막 시험, 당용액 농축용 분리막개발 중

- 특허명세서 기재용 실시예 실험 단계

○ 연속 열수 전처리 장비 확보 및 시험

- 파일롯 플랜트 기초설계를 위한 핵심장비 확보

- 시료 그린카본의 적용시험 수행

○ 막분리 장비 개량 및 적용기술 연구

- 바이오슈가 농축 후 회수율 증대를 위한 장비 시험 제작 진행 중

- 막모듈 수명증대 시험용 역세장비 제작 및 시험 진행 중

○ 리파이닝 연구 : 당수율 증대를 위한 공정연구 진행

○ 적용가능 균주 연구

- 2종의 코리네박테리아를 사용한 라이신 제조 연구(EFB 원료 10.5% 포도당 사용)

- 시약용 포도당 대비 각각 123%, 139% 수율 기록

- 바이오슈가 적용 가능 균종 5개로 확대(효모, 대장균, 클로스트리디움, 젖산균 포함)

○ 무항생제 효소당화 기술 및 장비 개발

- 당화 중 미생물 오염 시료 이용 균주 분리, 동정, 배양실험 수행

- 오염 여부 조기 탐지 기술과 장비 개발 특허 출원(특허출원 제2015-0050318호)

- 멸균과 항생물질 없이 당화율을 극대화할 수 있는 효소당화 기술의 최적화

- 개량 후 파일롯 플랜트에 적용 예정

○ 목질계 바이오매스 원료 식용당 제조 기술 개발

- 전처리 없이 효소당화, 농축

- 식이용 미네랄 함유 식용당 제조

*국제특허 출원 : 출원일 :2016-2-25, 출원번호 : P-00201600819, 발명의 명칭 : 목질계 바이오매스로부터 당, 바이오에탄올 또는 미생물 대사간물을 제조하는 방법

○ 오탄당 대사용 유전자 증폭 및 효모 S. cerevisiae 발현시스템 구축

- 오탄당 대사 유전자 재조합 효모 S. cerevisiae 구축 : 자일로스 대사효소 발현양 조절용 시스템 구축, 자일로스   대사효소 조절에 따른 재조합 S. cerevisiae 선별

- 오탄당 대사 개선 유전자 재조합 S. cerevisiae 구축 : NAD(P) (H) 보효소 균형을 위한 XR isozyme 시스템 구축, XR isozyme이 도입된 재조합 S. cerevisiae 구축

○	오탄당 대사용 유전자 증폭 및 세균 발현시스템 구축

- 대장균 염색체 PTS 메커니즘 파쇄 시스템 구축 : PTS 관련 유전자 편절 증폭, 대장균 염색체 ptsG 유전자 제거 시스템 구축

- 오탄당·육탄당 동시 소모형 유전자 재조합 대장균 설계 : 염색체 ptsG 유전자가 제거된 대사저해완화 대장균 구축,

오탄당·육탄당 동시대사 능력 규명

○	효소이용 리그닌 분해 기술 연구

○	리그닌을 이용한 고분자 재료 제조 기술 연구

○ 결과물 : 특허출원 5건, 논문(SCI) 4건

2. 2차 연도 사업성과

○ 원료 그린카본의 저장 및 공급 기술 확립

1) 확보된 바이오매스 종류 및 양

• 팜 공과방

- 인도네시아 코린도 그룹에서 구매

- 2차 연도에 약 1톤(톤백 10개) 구입 후 절반 정도 사용

- 3차 연도 초에 약 5톤(20ft 컨테이너 2대 분량) 구입 예정

- EFB의 산지 맞춤형 바이오매스 공급 기술 시험 중

• 거대억새

- 현재 1차 연도 용안 현지 구입분(2.5톤, 200kg/롤 12개) 사용 중

- 3차 연도(2017년)에 5톤 구입 예정

• 아카시아

- 2015년 무림피앤피로부터 약 1톤 구매(250kg 톤백 4개)

- 3차 연도(2017년)에 5톤 구매 예정

• 유칼립투스

- 인도네시아 산 유칼리 칩 1톤을 코린도 그룹으로부터 구매하여 분양

2) 바이오매스 저장소 관련 사항

• 바이오매스저장소

- 울산 바이오화학실용화센터에 분쇄실 겸 파일롯 플랜트 부속으로 건설 계획

- 10m ⅹ 20m ⅹ7m, 200 m2, 단층(예상건축비 2억 5천 만원)

- 예산 확보 요청 협조전 접수 완료 2017년도 화연 예산에 반영

• 바이오매스 공급 기술

- 파일롯 플랜트 실 외부에서 파쇄하여 실내로 공급 예정

○ 바이오슈가 대량생산 기술개발을 위한 연구 결과

- 멸균과 항생물질 없이 당화율 극대화할 수 있는 효소당화 기술의 최적화

- 당화물로부터 적은 양의 물과 최소한의 공정으로 당을 회수하는 기술의 개발

- 고액분리, 여과 및 탈수 등 막분리 장비용 분리막 개량 및 적용 기술 연구

- 막분리 장비의 자동화 기술 개발

- 열수전처리 액상물의 수용성 식이섬유 제조 기술 산업화 연구

- 1일 200 kg 그린카본 처리용 연속전처리 장비 중심 플랜트 설계

- 목본계 그린카본 원료 바이오슈가 제조를 위한 융합 전처리 기술 개발

- 초본계 그린카본의 전처리 및 성분 분별 기술 개발

- 묽은 황산 및 암모니아 전처리물의 리파이닝 반응성 확인

○ 바이오슈가 대량생산을 위한 파일롯 장비 상세설계

- 바이오슈가를 대량으로 생산하는데 필요한 파일롯 규모의 바이오매스 전처리 장비, 효소당화 장비, 분리정제 장비, 분리막 장비 등 일체의 바이오슈가 제조장치의 상세 설계를 마무리

○ 공정부산물 활용기술 개발을 위한 연구결과

1)  오탄당 활용기술 개발

- 자일로스 대사강화용 진화공학기술 설계

- 자일로스 대사 강화형 S. cerevisiae와 대장균 설계

- 자일란 다당류를 이용한 미생물 플랫폼 기술 개발

- 당화액을 이용한 오탄당 대사균주 특성 규명

2) 리그닌 활용 기술 개발

- 리그닌 분해저해 물질 탐색 (페놀계 화합물) 및 제거

- 리그닌 분해저해 물질의 리그닌 분해 효소 저해 기작 규명

- 단백질공학 기반 분해저해 물질 저항성 리그닌 분해효소 개발

- 리그닌 재중합 및 재중합된 리그닌 고분자의 화학적 기능기 부가 연구

- 리그놀 물성 향상을 위한 혼합 액화용 용매의 영향 규명

- 바이오솔벤트 (예, 2,3-butanediol)를 액화용 용매로 사용한 리그놀 단량체 제조기술 개발 및 전환 기술 최적화

○ 정량적 연구성과

- 논문 : SCI 16건

- 특허 출원 : 10건