미래창조과학부(장관 최양희)는 유전자 재조합 박테리아를 이용하여 미세조류에서 플라스틱의 원료물질인 ‘숙신산’을 직접 생산할 수 있는 통합바이오 공정을 세계 최초로 개발했다고 발표했다.

※ 숙신산(Succinic acid; 호박산) : 바이오화학물질의 핵심 전구체로서, 추가 화학반응을 통해 플라스틱, 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등에 활용 가능

이는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 활용하여 기존의 석유화학기반의 플라스틱 제품을 대체할 수 있는 바이오화학 제품 생산 기반이 조성되었다는데 큰 의의가 있다.

이번 성과는 미래창조과학부 ｢한국 이산화탄소포집및처리(Korea CCS) 2020사업｣ 지원을 통해 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사(교신저자) 연구팀과 고려대 심상준 교수 연구팀이 도출한 것으로, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 7월 24일자 온라인으로 게재되었다.

이번 개발된 박테리아의 경우 미세조류 내 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 효소를 직접 생산하여 추가적인 당화효소 없이 고효율의 숙신산을 생산할 수 있는 것이다.

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

그러나 기존 숙신산과 같은 바이오화학물질 생산을 위해 활용된목질계 바이오매스는 복잡한 화학구조로 인해 전처리 및 당화 과정이 어렵고, 특히 해외독점제품인 당화효소를 사용해야 된다는 한계를 갖고 있었다.

목질계바이오매스는, 셀룰로오스, 헤미셀롤로오스, 리그닌이 복합적으로 얽혀있는 바이오매스로써, 재생가능한 바이오매스로 연구되고 있다

본 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.

바이오플라스틱 시장이 연간 5조원까지 확대될 것으로 예상(2018년 기준, The Freedonia Group)되는 가운데 관련 기업들이 해당 시장을 점유하기 위해 주력하고 있으므로, 관련 기업으로의 기술이전 및 사업화가 가능할 것으로 기대된다.

아울러 이번 연구성과는 바이오 플라스틱 뿐만 아니라 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

우한민 박사는 “이번 연구결과를 통해 화석연료의 고갈 및 기후변화에 대응하는 지속가능한 차세대 바이오매스인 미세조류를 활용할 수 있는 바이오리파이너리* 기술의 새로운 돌파구를 제시하였다”고 밝혔다.

 리서치뉴스 고경한 기자