온실가스 감축 ‘키’ 될까?…메탄·아산화질소 분해 ‘미생물’ 발견

메탄(CH4)과 아산화질소(N2O)를 동시에 분해할 수 있는 습지 미생물이 발견됐다. 메탄과 아산화질소는 대표적인 온실가스로 지목된다. 이를 고려할 때 이들 물질을 동시 분해할 수 있는 미생물의 발견은, 향후 온실가스 감축에 기여할 가능성을 비친다.

한국연구재단은 이성근 충북대 교수 연구팀이 메탄산화미생물의 아산화질소 제거 능력을 확인해 원리를 규명하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

자연 생태계에서 단일 미생물(메탄산화미생물)에 의한 메탄 산화 및 아산화질소 환원 도식화 자료. 한국연구재단 제공

메탄과 아산화질소는 이산화탄소보다 월등히 높은 온실효과를 불러오는 대표 온실가스다.

메탄은 탄소와 수소로 이뤄진 알케인 화합물로, 자연에서 혐기성(산소를 싫어하거나 산소가 없는 상태에서 생명활동을 할 수 있는 성질) 미생물에 의해 생성된다. 이산화탄소보다는 25배 강한 온실효과를 낸다.

아산화질소는 자연에서 질산화 및 탈질 미생물 대사의 부산물로 생성돼 지구 대기 중에서 이산화탄소보다 298배 높은 온실효과를 낸다.

자연에서 온실효과가 사라지려면 호기성(공기 또는 산소가 존재하는 조건에서 자라거나 살 수 있는 성질) 미생물이 메탄을 이산화탄소로 산화하고, 혐기성 미생물이 아산화질소를 대기 질소로 환원(호흡)해야 한다.

일반적으로 미생물에 의한 메탄의 산화는 산소가 있는 조건에서 그리고 아산화질소의 환원은 산소가 없는 조건에서 각각 발생할 수 있다.

하지만 메탄산화균은 습지, 논, 산림토양, 지열 서식지 등 저산소에서도 관찰됐다. 심지어 산소가 없는 혐기적 환경에서도 메탄산화균이 자주 발견돼 연구자들 사이에서는 수수께끼로 여겨졌다.

연구팀은 메탄산화균의 이 같은 성질을 규명하기 위해 습지 및 극한 환경에서 서식하는 메탄산화미생물의 유전체를 분석했으며, 이 결과 이 미생물에게서 아산화질소 환원에 관여하는 유전자를 발견할 수 있었다.

실험을 통해 메탄산화균이 호기적 환경에서 메탄을 산화하는 동시에 혐기적 환경에서는 아산화질소를 환원할 수 있는 능력 모두를 갖췄다는 것이 입증된 셈이다.

이성균 교수는 “이번 연구로 규명한 미생물의 특성을 이용하면 자연·인공 생태계에서 발생하는 메탄 및 이산화질소 감축 기술 개발에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다”며 “연구팀은 앞으로 산소 농도에 민감하지 않은 아산화질소의 환원 균주를 개발해 호기적 조건에서 아산화질소 제거를 활성화, 온실가스 감축이 필요한 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 하기 위해 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.