플라스틱 원료, 미세조류에서 얻는다…세계 최초 개발(8.5)

KIST-고려대, 고효율 숙신산 생산 박테리아 개발 

코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등 활용 가능

▲ 연구 관련 이미지<이미지=미래부 제공>

국내 연구진이 미세조류에서 플라스틱의 원료물질인 '숙신산'을 직접 생산할 수 있는 통합바이오 공정을 세계 최초로 개발했다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 우한민 KIST(한국과학기술연구원)박사 연구팀과 심상준 고려대 교수 연구팀이 미세조류 내 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 효소를 직접 생산해 추가적인 당화효소 없이 고효율의 숙신산을 생산할 수 있는 박테리아를 개발했다고 5일 밝혔다.

지구온난화의 주범인 이산화탄소를 먹고 자라는 미세조류를 활용해 석유화학기반의 플라스틱 제품을 개발하는 것은 1석2조의 효과를 거둘 뿐 아니라 바이오화학 제품 생산 기반을 조성할 것이라는 평가다.

미세조류는 빛과 이산화탄소만을 이용해 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 보다 빠른 속도로 성장할 수 있는 단순한 화학구조로 이루어져 있어, 전처리와 당화를 통한 바이오매스의 이용이 보다 용이한 장점을 갖는다.

그러나 기존 숙신산과 같은 바이오화학물질 생산을 위해 활용된 목질계 바이오매스는 복잡한 화학구조로 인해 전처리·당화 과정이 어려웠다. 해외독점제품인 당화효소를 사용해야 된다는 한계를 갖고 있었다.

연구팀은 미세조류 내 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 효소를 직접 생산해 추가적인 당화효소 없이 고효율의 숙신산을 생산할 수 있는 박테리아를 개발했다.

▲ 우한민 박사<사진=미래부 제공>

연구에 사용된 박테리아는 바이오화학, 식품 등의 산업에서 아미노산, 헥산 등을 생산하는데 실제 활용되고 있는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(Corynebacterium glutamicum)를 개량한 것으로, 기존사업에 쉽게 적용되어 사업화될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구성과는 바이오 플라스틱뿐만 아니라 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

연구진은 바이오플라스틱 시장이 연간 5조원까지 확대될 것으로 예상되는 가운데 관련 기술이 기업이전과 사업화로도 이어질 것으로 기대하고 있다.

우한민 박사는 "이번 연구결과를 통해 화석연료의 고갈과 기후변화에 대응하는 지속가능한 차세대 바이오매스인 미세조류를 활용할 수 있는 바이오리파이너리(바이오기술을 통해 다양한 화학제품을 생산할 수 있는 기술) 기술의 새로운 돌파구를 제시했다"고 말했다.

이번 연구성과는 '한국이산화탄소포집및처리 2020사업'지원을 통해 이뤄졌으며, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 지난 7월 24일자 온라인으로 게재됐다.