<h1>1. 서 론</h1><p>전 세계적인 에너지 및 경제문제를 해결하기 위해 바이오연료 및 바이오화학물질 생산에 대한 연구가 지속되고 있다. 미국, 브라질, 중국을 포함한 많은 국가들은 화석연료를 대체하기 위해 바이오에탄올 사용을 허용하였다. 바이오에탄올은 주로 전분이나 당 기반의 작물에서 추출된다. 식량자원과 경쟁하지 않는 농업 부산물과 같은 목질계 바이오매스는 바이오에탄올 생산을 위한 대체원료로 적합하다. 목질계 바이오매스는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌이 유기적으로 결합된 난분해성 구조이며 이러한 복잡한 구조로부터 효율적으로 발효가능한 당 전환이 이루어지면 바이오에탄올 생산을 향상시킬 수 있다.</p><p>목질계 바이오매스의 당 전환율을 향상시키기 위해 바이오매스의 종류 및 특성에 따라 생물학적, 물리적, 물리화학적, 화학적 전처리가 수행되고 있다. 화학적 전처리의 대표적인 산 전처리는 헤미셀룰로오스의 가수분해와 셀룰로오스의 결정화도 감소를 유도하여 목질계 바이오매스를 분해하고 효소가수분해 효율을 향상시킨다. 산 전처리는 비교적 저렴하며 높은 효율성을 가진 황산을 이용하여 수행되어 왔으나 전처리 후 수행되는 발효과정에 부정적인 영향을 미치는 발효저해물질을 고농도로 생산할 수 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 유기산의 일종인 옥살산을 이용한 전처리가 제안되었다. 옥살산은 황산과 비교하여 저농도의 발효저해물질을 생성하며 발효과정 중 사용되는 효모에 낮은 독성을 나타낸다. 황산에 비해 높은 가격을 가진 옥살산은 상업적으로 이용이 어려우나 이온 교환 및 흡착과 같은 기술을 사용하여 회수 가능하여 경제적 측면을 보완할 수 있는 장점을 가진다.</p><p>바이오매스로부터 당 전환을 위해서는 높은 반응온도 및 고농도 촉매(산)가 요구된다. 그러나 높은 전처리에서 생성된 액상가수분해산물에는 발효가능한 당 뿐만 아니라 furfural 및 5-hydroxymethylfurfural(HMF)과 같은 퓨란 유도체, 약산(levulinic acid, formic acid, acetic acid 등), 방향족 화합물(vanillin, vanillic acid, syringaldehyde, syringic acid, 4-hydroxybenzaldehyde 등) 등의 발효 저해물질을 생산하여 에탄올 생산을 억제한다. 낮은 조건하에 수행되는 전처리는 발효저해물질의 농도를 낮출 수 있으나 에탄올 생산을 저해하는 고농도의 올리고머 생성을 유도한다. 따라서 액상가수분해산물에 포함된 발효저해물질의 발효에 미치는 영향을 확인하고 적절한 방법으로 제거한다면 에탄올 발효 효율을 향상시킬 수 있다.</p><p>우리나라는 목재생산 조림 및 원료 공급용 바이오순환림 조성과 같은 산림자원의 고부가가치 창출을 위해 백합나무, 소나무, 낙엽송, 참나무 등을 포함한 경제림육성단지(387개, 234만 ha)를 조성하였다. 특히 백합나무(Liriodendron tulipifera)는 산림청에서 권장하는 주요 조림 수종으로 이용 방안에 대한 여러 가지 연구가 수행되고 있다. 또한 다른 수종에 비해 목재 구성성분 중 리그닌 함량이 적으며 빠른 생장 및 높은 탄소 흡수량을 가져 바이오에탄올 생산에 적합한 경제수종으로 높은 활용가치를 가지고 있다.</p><p>본 연구에서는 옥살산을 이용하여 효과적인 발효를 위한 최적의 전처리 조건을 탐색하였으며 다양한 전처리 정도에 따라 생성되는 액상가수분해산물의 성분 및 특성 분석을 통해 발효과정에 영향을 미치는 인자를 분석하였다.</p>
전분이나 당 기반의 작물에서 추출되는 바이오연료는?
바이오에탄올