화석연료의 고갈과 지구 온난화라는 문제에 직면한 인류는 신ㆍ재생에너지 개발의 필연적인 과제에 당면해 있다.

이런 환경 속에서 원료의 대부분을 석유에 의존하고 있고 온실가스 배출량이 가장 많은 산업 중 하나인 “화학산업”에 위기이자 기회가 돼고 있다. 기회는 ‘화학산업’을 ‘바이오화학산업’이라는 새로운 패러다임으로 전환함으로써 가능하다.

바이오화학산업은 BT(Bio Technology)와 CT(Chemical Technology)의 융합기술로, 바이오매스(biomass)를 원료로 에너지나 화학제품을 생산하는 산업을 말한다. 특히 바이오매스는 지속적으로 생산할 수 있고 환경친화적이기 때문에 바이오화학기술은 석유를 대체하여 지속가능한 성장을 유도할 수 있는 기반기술로 인식되고 있다.

하지만, 국내 바이오화학산업의 기술수준은 일부 발효기술을 제외하면 세계 수준에 크게 못 미치는 실정이다. 이는 연구개발 및 사업화의 바로미터라 할 수 있는 특허출원에 그대로 나타나는데, 그 한 예로 바이오기술을 활용한 카프로락탐(caprolactam)의 제조기술이 각광을 받고 있다.

카프로락탐은 현재는 석유화학 원료를 사용해 화학적 공정에 의하여 제조하는데, 최근 네덜란드, 독일, 미국에서는 바이오매스에서 유래한 당(sugar)을 원료로 발효기술을 이용해 라이신(lysine)을 제조하고, 이로부터 생물학적 효소를 이용하여 제조하는 기술을 개발하고 있다.
카프로락탐은 나일론의 원료로 사용되는 외에 타이어코드, 필름, 엔지니어링 플라스틱 등에 광범위하게 사용되는데, 현재 약 120억 달러로 추산되는 세계 시장규모는 계속 커질 전망이다.

바이오 기술을 활용한 카프로락탐 제조기술에 관련된 특허출원을 조사한 결과, 한국특허청에는 2007년, 2008년, 2009년에 각 1건씩 모두 3건이 출원되었는데 모두 외국인 출원(미국 미시건대학 1건, 독일 바스프사 2건)이고, 내국인 출원은 국내는 물론 외국에도 전혀 없는 것으로 나타났다. 반면, 세계 주요국 특허청에는 모두 26건이 출원된 것으로 조사되었는데, 2005~2008년에는 연간 1~3건에 불과하다가 2009년 들어 8건으로 급격히 증가했다.

이렇듯 바이오화학산업은 세계적으로 아직까지 성장 초기 단계에 있지만 앞으로 저탄소 녹색기술에 대한 수요에 힘입어 큰 폭의 성장세가 예상되고 있다. 따라서 원유를 전량 수입에 의존하면서도 현재 세계 5위의 석유화학산업 강국으로 도약한 한국은, 이제 그 저력을 바이오화학산업으로 전환하는데 발휘해야 한다는 주문이 일고 있다.

특허청김성호과장(생명공학심사)은 “바이오화학산업을 화학산업의 새로운 녹색 성장동력으로 삼아야 할 때”라며 “이를 위해서는 무엇보다 정부와 민간이 체계적인 중장기 전략을 세우고, 실행해, 핵심ㆍ원천특허를 확보해야 할 것”이라고 말했다.
<대전=이권형 기자/@sksrjqnrnl>kwonh@heraldcorp.com