이산화탄소에서 아세톤 생산 기술 최초 개발

[산업일보]
지구온난화의 주 원인인 이산화탄소를 활용해 기존의 석유화학 제품을 대체할 수 있는 탄소자원화 원천기술이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 인공 시아노박테리아를 이용해 태양광과 이산화탄소에서 아세톤을 직접 생산할 수 있는 태양광세포공장을 최초로 개발했다고 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사 연구팀은 미래창조과학부 특화전문대학원 학연협력 지원사업을 지원 받아 고려대 심상준 교수와의 공동연구로 수행한 결과, 인공 시아노박테리아의 미생물을 유전자 재조합 기술 (합성생물학과 대사공학)로 이용해 특정 유전자를 삽입해 태양광과 이산화탄소가 있는 조건에서 광합성 아세톤을 만드는 생물학적 기술 개발에 성공했다.

시아노박테리아는 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 식물보다 빠른 세포성장과 생산을 할 수 있으며, 주위 환경에 따른 세포성장과 생산을 조절할 수 있다.

연구팀은 합성생물학의 기술을 통해 기존 유전자발현시스템을 재설계하고 모듈화된 발현시스템을 구축했으며, 반응율속단계를 우회하는 경로를 도입해 이산화탄소에서 아세톤을 생산할 수 있도록 대사공학기법을 활용했다.

아세톤은 공업과 화학에서 사용되는 중요한 유기용매 및 화학 중간물질로 석유화학공정에서 이산화탄소 발생과 함께 생산된다. 그러나 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 가능하고, 이산화탄소 발생량도 최대 67% 저감이 가능하다.

우한민 박사는 “이번 연구결과는 지구 온난화에 영향을 미치고 있는 이산화탄소를 순수하게 줄여 나갈 수 있는 기술로 바이오화학제품, 바이오연료 생산 등 쏠라-바이오리파이너리 기술에 적용될 수 있어 향후 기후변화에 대응하는 새로운 돌파구가 될 것”이라며 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 식물과학 분야 세계적 학술지 플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal)에 게재됐다.