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생명硏, 온실가스→자원 바꾸는 미생물 개발

기사입력 2022.11.24 12:00
인공메탄영양세균 개량 성공… 메탄 분해해 ‘메발론산’ 대량 생산
  • 메탄을 고부가가치 바이오화학 소재로 바꿔주는 인공메탄영양세균의 개발 모습/ 한국생명공학연구원
    ▲ 메탄을 고부가가치 바이오화학 소재로 바꿔주는 인공메탄영양세균의 개발 모습/ 한국생명공학연구원

    온실가스인 ‘메탄’을 고부가가치 소재로 바꿔주는 인공 미생물이 등장했다. 향후 기후변화 대응 및 신소재 개발 분야에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

    한국생명공학연구원(생명연) 합성생물학연구소 이승구 책임연구원팀은 메탄을 고부가가치 바이오화학 소재로 바꿔주는 유용 미생물 개량 기술 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.

    메탄은 산업, 축산업 현장에서 대량으로 발생하는 온실가스다. 가장 대표적 온실가스인 이산화탄소보다는 배출량은 적지만 강력한 온실효과를 유발한다. 때문에 메탄을 자원화·소재화하는 기술 연구가 한창이다. 특히 주목받는 것은 ‘메탄영양세균’을 이용하는 방식이다.

    메탄영양세균은 메탄을 흡수해 메탄올(알코올)로 분해한다. 이 분해 과정에서는 ‘메발론산’이라는 유용한 물질이 만들어진다. 하지만 메탄 분해에 필요한 균주를 얻기까지 수개월 이상의 시간이 소요된다는 문제가 있다. 또 생산된 메발론산의 양도 1L의 메탄을 분해하면 수십㎎ 밖에 나오지 않는다.

    이 문제를 해결하기 위해 생명연 연구팀은 ‘크리스퍼 기반 유전자 편집기술’을 이용해 새로운 인공메탄영양세균을 만들어냈다. 이 기술은 박테리아 등 세포 내 유전체의 특정 위치를 바꿔줄 수 있는 기술이다. 이 기술을 이용하면 쓸모없는 세포의 기능은 없애고, 필요한 기능만 강화시키는 것이 가능하다. 

    연구팀은 이 기술로 메탄영양세균의 메발론산 생산능력을 10배 이상 향상시켰다. 그 결과, 기존 메탄영양세균 대비 메발론산 생산량은 메탄 1L당 2090㎎로 100배 가까이 증가했다. 또 메탄영양세균 배양에 걸리는 시간도 기존 대비 2~3배 빨라졌다.

    이승구 책임연구원은 “이번 연구는 합성생물학 기술 개발을 통해 온실가스인 메탄을 효율적으로 활용할 수 있는 인공미생물 구축했다는데 의미가 있다”며 “향후 탄소중립 대응과 친환경 고부가가치 소재 생산 기술로 연관 산업에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

    이번 연구 성과는 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 온라인판에 10월 21일자로 게재됐다.

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