한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 조병관 생명과학과 교수팀이 산업 부생가스 등으로 대량 발생하는 고농도 일산화탄소(CO)를 고부가가치 바이오케미칼로 전환할 수 있는 '생체촉매 기반 C1 바이오 리파이너리 기술'을 개발했다고 15일 밝혔다.
연구팀은 아세토젠 미생물을 생체촉매로 활용한 C1 가스 바이오 리파이너리 기술을 개발했다. 이 미생물들은 혐기성 미생물들로 '우드-융달 대사회로'라는 매우 독특한 대사회로를 이용해 C1 가스로부터 아세트산을 만드는 미생물로 알려져 있다.
다만 이런 아세토젠 미생물을 생체촉매로 활용해 산업 부생가스를 활용하는 기술은 독성가스인 CO 농도가 문제로 작용한다. 이 미생물은 60% 이상 고농도 CO 조건에서는 생명 활동이 저해 받아 생체촉매로 사용할 수 없다.
산업 발생 C1 가스는 10~70% 정도 CO가 포함되된다. CO 저항성을 높이는 것이 필수다.
연구팀은 아세토젠 미생물 중 하나인 '유박테리움 리모좀 균주'를 고농도 CO 조건에 지속 노출해 내성이 뛰어난 돌연변이체(ECO2)를 발굴했다. CO가 60% 이상 포함된 합성가스 조건에서 야생형 미생물보다 약 6배 정도 빠른 성장 속도를 보였다. 세계에서 가장 빠른 속도다.
연구팀은 ECO2 돌연변이 미생물에 2,3-부탄다이올(2,3-BDO: 농업용 자재, 식품첨가제 등 활용 범위가 넓은 바이오케미칼) 생합성 경로를 도입, C1 가스를 C4 화학물질로 전환할 수 있는 미생물 기반 생체촉매 시스템을 개발했다.
조병관 교수는 “다양한 합성생물학 기술들 활용하면 아세토젠 미생물 생체촉매 활용도를 더욱 개선할 수 있으며, 이러한 고효율 C1 가스 전환 생체촉매 연구는 C1 가스 바이오 리파이너리의 핵심 원천기술로 다양한 산업현장에 적용할 수 있을 것”라고 밝혔다.
KAIST 생명과학과의 진상락(석박사통합과정), 강슬기(박사과정) 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal)'에 6월 22일자 온라인판 게재됐다. 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 C1 가스 리파이너리 사업단의 지원을 받아 수행됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
