KAIST는 이상엽 생명화학공학과 교수 연구팀이 김경진 경북대 교수 연구팀과 공동으로 차세대 친환경 에너지로 주목받고 있는 바이오부탄올 생산 효소 구조와 특성을 규명했다고 22일 밝혔다.
이 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 22일자 온라인 판에 게재됐다. 연구팀은 바이오부탄올 생합성에 필요한 주요 효소 중 하나인 싸이올레이즈의 3차원 입체구조를 포항방사광가속기를 이용해 규명했다.
연구팀은 “일반적인 미생물의 효소에서는 발견되지 않고, 클로스트리듐 내 싸이올레이즈에서만 관찰되는 산화-환원 스위치 구조를 발견했다”며 “가상세포모델 등 시스템대사공학 기법을 활용해 이 싸이올레이즈가 실제 미생물 내에서 산화-환원의 스위치로 작동한다는 것을 증명했다”고 설명했다.
연구팀은 또 바이오부탄올 생산 미생물 대사회로를 조작하는 방법으로 바이오부탄올 생합성을 활성화하는데 성공했다.
바이오부탄올은 기존 바이오에탄올을 능가할 친환경 차세대 수송용 바이오연료로 주목받고 있는 에너지원이다.
바이오부탄올 에너지 밀도는 리터당 29.2MJ(메가줄)로 바이오에탄올(19.6MJ)보다 48% 이상 높고 휘발유(32MJ)와 큰 차이가 없다. 또한 폐목재, 볏짚, 잉여 사탕수수, 해조류 등 비식용 바이오매스에서 추출하기 때문에 식량파동 등에서도 자유롭다.
바이오부탄올은 휘발유와 공기연료비, 기화열, 옥탄가 등에서 연료 성능이 비슷하다. 현재 자동차 등에 사용되고 있는 가솔린 엔진을 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다.
이상엽 교수는 “바이오부탄올 생합성 대사회로에서 가장 중요한 효소의 구조와 작용 기작을 세계 최초로 밝혔다”고 설명했다.
이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업 및 글로벌프런티어 차세대바이오매스사업단 지원을 받아 수행됐다. KAIST 김상우, 장유신, 하성철 박사가 공동 1저자로 참여했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com