초록 ▼

최종목표
○ 팜오일 산업부산물을 활용하여 전처리/효소당화/발효/ 정제 공정 기술 및 급속 열분해 공정기술 개발 등 팜 바이오매스 기반 바이오연료 생산기술 개발
개발내용 및 결과
○ 팜오일 산업부산물을 활용한 바이오에탄올 생산 단위공정 개발 및 최적화
○ 팜오일 산업부산물을 활용한 바이오오일 생산 기술 개발 및 파일럿 플랜트 건설
기술개발배경
○ 바이오매스를 활용한 바이오에너지 생산기술은 수송용 바이오연료 및 석유화학 대체를 위한 다양한 친환경 화학제품의 생산 등 단기 실용화가 가능한 저탄소 녹색성장의

최종목표
○ 팜오일 산업부산물을 활용하여 전처리/효소당화/발효/ 정제 공정 기술 및 급속 열분해 공정기술 개발 등 팜 바이오매스 기반 바이오연료 생산기술 개발
개발내용 및 결과
○ 팜오일 산업부산물을 활용한 바이오에탄올 생산 단위공정 개발 및 최적화
○ 팜오일 산업부산물을 활용한 바이오오일 생산 기술 개발 및 파일럿 플랜트 건설
기술개발배경
○ 바이오매스를 활용한 바이오에너지 생산기술은 수송용 바이오연료 및 석유화학 대체를 위한 다양한 친환경 화학제품의 생산 등 단기 실용화가 가능한 저탄소 녹색성장의 핵심기술임
○ 바이오에탄올은 대표적인 바이오에너지로서 수송용으로 사용되고 있음. 현재 주로 사용되는 바이오에탄올은 옥수수, 사탕수수 등으로부터의 만들어진 당질계 에탄올이며 향후 곡물자원의 부족과 곡물가격의 상승 등으로 바이오연료 시장 확대의 제약요인으로 작용할 가능성이 높음
○ 따라서 바이오연료 및 지속가능 화학 산업을 확대하는 동시에 곡물가격의 안정화를 위해 곡물 자원과 경합이 없는 비식용, 비사료용 섬유질계 바이오매스 등의 원료의 다양화가 필요함
○국내에서 활용 가능한 바이오매스양은 매우 한정적이어서 말레이시아나 인도네시아와 같이 바이오매스 자원이 풍부한 아열대성 기후 지역 국가로부터 저렴한 원료를 확보 개발하는 것이 필수적임
○ 말레이시아/인도네시아에서는 팜오일 산업의 발달로 다양한 팜부산물이 발생되고 있으며, 이 중 EFB(Empty Fruit Bunch)는 팜오일을 회수한 후에 팜오일 공장에 버려진 섬유질계 팜부산물로서 바이오에탄올 생산에 사용할 경우 원료비가 거의 들지 않는 장점이 있음
핵심개발기술의 의의
○ 바이오에탄올 생산 기술
• 전처리 기술:
- 물을 전기분해하여 얻은 강알칼리수로 전처리를 하는 신규 전처리 기법을 개발하였음
- 이를 이용하여 폐수를 줄이고 당화전 세척과 중화공정을 생략하는 공정개선을 통해 효율적인 전처리 조건을 확립하였음
• 당화발효기술:
- 세계 최고수준의 효소인 C-tec2와 비슷한 활성을 가지는 셀룰라아제를 개발하였음
- 당화보조효소의 개발로 당화율을 증가시켰으며 신규 혹은 개량된 셀룰라아제를 단시간에 개발 가능한 대량 스크리닝 시스템을 구축하였음
- 동시당화발효의 최적화를 통해 높은 에탄올 생산성을 달성하였음
• 정제탈수기술:
- 에너지 저감형 정제탈수 기술을 적용한 벤치규모의 설비운전을 통해 문제점을 도출하고 파일럿 플랜트 규뮤의 설비에 대한 기초설계 및 상세설계를 작성하였음
• 국내 최초로 섬유소계 바이오에탄올 파일럿 플랜트 규모 생산을 위한 통합공정 생산 시스템을 구축중이며 현재 공정율은 70%를 보이고 있음
○ 바이오오일
• 바이오오일 정제시스템을 구축하고 촤를 고형연료화하는 기술을 개발하였음
• 바이오 에탄올 잔류물을 급속열분해하는 운전기술을 확보함
• 세계 최고 수준의 바이오매스로부터 바이오오일 전환율(65%) 기술을 확보함
적용분야
○ 전처리 기술
• 높은 당 회수율과 당화 효율을 보이는 전기분해 환원수 EFB 전처리 방법을 batch식 전처리 시스템에 적용하였으며 향후 다양한 섬유소계 바이오매스의 친환경적이 전처리가 가능할 것으로 기대되어짐
○ 당화기술
• 균주 성장에 필요한 최소량의 glucose와 셀룰로스를 기질로 포함하는 선별 배지에서 cellulase가 발현된 균주를 배양하여 균주 성장속도에 따른 콜로니의 크기 차이를 이용하여 활성이 개선된 cellulase 개량체를 개발하였으며 상용효소 대체 효소로 적용이 가능할 것으로 기대되어짐
• 개발된 EFB효소당화 칵테일은 효소 정제 비용의 최소화가 가능하며 섬유소계 바이오매스의 당화에 바로 사용이 가능함
○ 발효기술
• 벤치규모에서 섬유소계 에탄올 생산성이 3.3 g/L/h에 도달하는 동시당화발효 기술을 개발 하였으며 향후 파일럿 규모에 적용하고 실증규모까지 기술개발이 가능
○ 정제탈수 기술
• 에너지 저감형 정제/탈수기의 벤치규모의 성공적인 운영은 향후 파일럿 및 실증 규모까지 적용이 가능
○ 바이오오일 생산 기술
• EFB 급속열분해에 의한 바이오오일 생산 파일럿 플랜트 운전으로 바이오오일 수율을 65%로 향상시켰으며 발생되는 문제점을 지속적으로 보완하여 생산 수율을 향상시킬 수 있을것으로 기대되어짐
• 감압 증류기를 통한 수분제거 기술을 통해 바이오오일의 고품질화에 기여할 것임
• EFB 에탄올 생산 공정의 잔류물을 이용한 급속열분해 운전 기술은 향후 다양한 바이오매스 잔류물의 활용에 적용이 가능

목차 Contents

• 신·재생에너지융합원천기술개발사업 최종보고서 제출서 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목 차 ... 14
• 제 1 장. 서론 ... 15
• 제 1 절. 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 18
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 18
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 19
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 21
• 1. 기술적 측면 ... 21
• 2. 경제적·산업적 측면 ... 21
• 3. 사회적 측면 ... 22
• 제 2 장. 기술개발 내용 및 방법 ... 23
• 제 1 절. 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 1. 최종 목표 ... 23
• 2. 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 23
• 3. 핵심 키워드 ... 24
• 4. 정량적 목표 항목의 평가방법 및 평가환경 ... 25
• 제 2 절. 단계별 목표 및 평가방법 ... 26
• 1. 팜 산업 부산물 연속 전처리 공정 개발 ... 26
• 2. 섬유소 당화효소 생산 시스템 개발 ... 27
• 3. 팜 산업 부산물 동시당화발효 공정 개발 ... 28
• 4. 바이오에탄올 정제 탈수 공정 개발 ... 29
• 5. 급속열분해를 통한 바이오 오일 생산 공정 개발 ... 30
• 6. 바이오에탄올 생산을 위한 파일럿 플랜트 건설·운영 ... 31
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
• 1. 바이오에너지 생산 통합공정 시스템 구축 ... 32
• 2. 팜바이오매스 전처리 기술 개발 ... 34
• 3. 섬유소 당화효소 생산 시스템 개발 ... 34
• 4. 팜 산업 부산물 동시당화발효 공정 개발 ... 35
• 5. 바이오에탄올정제 및 탈수 기술개발 ... 35
• 6. 급속열분해를 통한 바이오오일생산 공정기술개발 ... 36
• 제 3 장. 결과 및 사업화 계획 ... 37
• 제 1 절. 연구개발 최종 결과 ... 37
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 37
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 38
• 제 2 절. 연구개발 추진 체계 ... 43
• 제 3 절. 시장 현황 및 사업화 전망 ... 44
• 1. 시장현황 ... 44
• 2. 사업화 전망 ... 45
• 부록 01. 기술개발결과 세부내용 ... 47
• 부록 02. 녹색기술 인증서 ... 106
• 부록 03. 기술개발결과(논문) ... 107
• 부록 04. 기술개발결과(특허) ... 137
• 최종보고서 요약서 ... 281
• 기술개발사업 수행중 발생한 연구기자재 등의 발생품 관리 현황 ... 284
• 참여기업대표 의견서 ... 310
• 끝페이지 ... 311