국내 연구팀, 이산화탄소에서 아세톤 생산 기술 개발
[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 지구온난화의 큰 원인 중 하나인 이산화탄소에서 아세톤을 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 태양광과 이산화탄소 만으로 아세톤을 만들어낼 수 있다. 기존 석유화학 제품을 대체할 수 있는 탄소자원화 원천기술이 개발된 것으로 평가받고 있다.
국내 연구팀은 인공 시아노박테리아를 이용해 태양광과 이산화탄소에서 아세톤을 직접 생산할 수 있는 태양광세포공장을 내놓았다. 시아노박테리아는 빛과 이산화탄소만을 이용해 경제적으로 대량 배양이 가능하다. 아세톤 은 페놀 생산 공정의 병산물로 발생하며 아크릴 수지와 용제 등으로 사용된다.
태양광세포공장은 미생물대사공학기술을 이용해 인위적으로 다양한 화학제품을 대량 생산하는 공장의 개념인 '세포공장'에 무한한 태양광에너지를 적용해 광합성이 가능한 세포공장을 일컫는다.
연구팀은 인공 시아노박테리아의 미생물을 유전자 재조합 기술을 이용해 특정 유전자를 삽입, 태양광과 이산화탄소가 있는 조건에서 광합성 아세톤을 만드는 생물학적 기술 개발에 성공했다. 연구팀은 합성생물학의 기술을 통해 기존 유전자발현시스템을 재설계하고 모듈화된 발현시스템을 구축했다. 반응율속단계를 우회하는 경로를 도입해 이산화탄소에서 아세톤을 생산할 수 있도록 대사공학기법을 활용했다.
반응율속단계란 복잡한 다단계 화학반응(생화학 및 효소반응 포함)에서 전체 반응속도를 결정하는 가장 느린 반응단계를 말한다.
아세톤은 공업과 화학에서 사용되는 중요한 유기용매와 화학 중간물질로 석유화학공정에서 이산화탄소 발생과 함께 생산된다. 이번에 개발된 태양광세포공장(인공 시아노박테리아)은 태양광과 시아노박테리아만으로 아세톤을 생산하면서도 또 다른 이산화탄소 배출이 없어 공기 중의 이산화탄소를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경탄소자원화기술로 활용될 수 있다.
석유화학제품을 친환경 바이오화학제품으로 대체할 경우 석유자원 사용량은 최대 65% 감축이 가능하다. 이산화탄소 발생량도 최대 67% 줄일 수 있다.
이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사 연구팀이 수행했다. 제1저자는 좌준원(한국과학기술연구원) 박사이고 공동저자 김욱진(한국과학기술연구원), 심상준(고려대), 엄영순(한국과학기술연구원) 박사 등이다. 연구 성과는 식물과학 분야 학술지 플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal) 2월16일자에 실렸다.
우한민 박사는 "이번 연구결과는 지구 온난화에 영향을 미치고 있는 이산화탄소를 순수하게 줄여 나갈 수 있는 기술"이라며 "앞으로 기후변화에 대응하는 새로운 돌파구가 될 것"이라고 말했다.
정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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