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01.16 (목)

미생물이 이산화탄소를 먹고 에탄올을 만든다

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GIST, 아세토젠 유전자 바꿔 에탄올 생산 기술 개발

미생물. 게티이미지 제공

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[파이낸셜뉴스] 광주과학기술원(GIST) 환경·에너지공학부 장인섭 교수 와 고려대 융합생명공학과 최인걸 교수 공동연구팀이 특정한 종류의 미생물을 이용해 이산화탄소를 먹고 에탄올을 만들도록 유전자를 바꾸는 데 성공했다. 연구진이 합성가스 및 C1 가스 미생물 발효 상용화를 위해 필요한 단일 화합물 생성 및 고급화 기술을 개발한 것이다.

14일 연구재단에 따르면, 연구진은 이산화탄소를 먹고 아세트산(빙초산)을 만들어내는 미생물 '아세토젠'에 주목했다. 이 미생물의 발효 특성을 분석해 미생물 만들어내는 아세트산을 에탄올로 바꾸는 대사전환으로 에탄올을 생산이 가능하다는 것을 찾아냈다.

아세토젠은 '우드-융달 경로(Wood-Ljungdahl pathway)'라는 대사경로를 통해 이산화탄소나 일산화탄소와 같은 탄소원자를 갖고 있는 기체를 아세트산으로 바꾸는 미생물이다.

연구진은 이 아세토젠을 변형시켜 아세트산을 만드는 과정인 '아세토제네시스'에서 에탄올을 단일 생산할 수 있는 '에탄올로제네시스'로 대사 전환을 시켰다.

장인섭 교수는 "새로 개발한 균주는 미생물 발효 과정에서 여러 물질이 만들어지는 기존 한계를 극복하고, 에탄올만 생산할 수 있게 됐다"며 "이는 지속 가능한 바이오 에너지 생산의 핵심 기술로 주목받을 것이며, 경제적이고 친환경적인 바이오 에너지 대량 생산 가능성을 크게 높일 것"이라고 말했다.

한편, 지구온난화로 인한 이상기후는 전 세계적으로 심각한 재난과 피해를 초래하고 있다. 이를 해결 하기 위해 한국을 포함한 전 세계적으로 탄소 중립 실현을 목표로 하고 있으며, 한국은 '2050 탄소 중립'을 선언했다.

탄소 중립을 실현할 수 있는 유망 기술 중 하나인 합성가스 발효는 미생물을 생촉매로 사용해 초산, 에탄올, 부티르산, 부탄올 등을 생성할 수 있다. 이는 바이오연료 및 바이오 화합물로서 경제적 가치가 높다. 특히, 합성가스는 바이오매스 및 폐기물의 가스화 또는 산업 공정에서 발생하는 부생가스를 활용해 지속적으로 자원 확보가 가능하다는 장점이 있다.

미국, 유럽, 일본 등 주요 국가에서는 탄소 배출량 감축을 위해 바이오연료 의무 혼합제도를 시행 중이다. 그러나 기존 바이오연료는 사탕수수와 같은 곡물을 원료로 사용해 넓은 경작지가 필요하고 곡물의 가격 폭등 등의 원인이 되고 있다.

합성가스 및 C1가스 발효를 상업화하기 위해서는 산물을 단일하고 고급화되게 생산할 수 있는 균주 개발이 필수적이다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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