경희대 이은열 교수 연구팀… 산업 부생가스 활용, 부가가치 창출
[에너지데일리 송병훈 기자] 온실가스로 인한 기후변화는 인류의 생존과도 직·간접적으로 연결된 전 지구적 환경 이슈다.
난분해성 플라스틱 사용으로 인한 환경 오염도 반드시 해결해야 할 문제이며, 최근에는 코로나19 팬데믹으로 인해 사용이 급증하고 있는 일회용품 플라스틱 사용에 대한 사회적 이슈가 더 커지고 있다.
이같은 상황에서 두 가지 환경 문제를 동시에 극복할 수 있는 기술이 개발돼 보고돼 관심을 모으고 있다.
17일 서강대학교 C1 가스 리파이너리 사업단에 따르면, 주요 온실가스 중 하나인 메탄을 탄소원으로 사용해 생분해되는 바이오플라스틱인 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA)를 제조하는 기술이 경희대학교 화학공학과 이은열 교수 연구팀에 의해 개발됐다.
메탄은 석유화학 부생가스, 낙농축산업, 원유 및 가스 채굴과정, 폐수처리, 쓰레기 매립장 등에서 다량으로 방출되고 있는 대표적인 폐가스다.
이번 기술은 메탄 폐자원 가스를 탄소원으로 사용할 수 있는 유일한 미생물인 메탄자화균의 유전자를 개량하는 플랫폼 기술을 개발, 대사공학을 활용해 메탄으로부터 PHA 공중합체인 P(3HB-co-4HB)를 생합성하는 기술이다.
P(3HB-co-4HB)는 기존의 생분해성 플라스틱 대비 분해성이 우수한 것으로 평가되고 있는 미생물계 고분자다. 그동안 Type II 메탄자화균은 유전자 조작이 거의 불가능한 것으로 알려져 활용성이 낮았다.
이번 연구에서는 관련 핵심 요소 기술들을 최적화, 메탄 대사경로에 4-하이드록시부티레이트 (4-hydroxybutyrate) 생합성 경로를 도입한 다음, CoA 전달효소로 단량체로 전환하고 공중합을 하는 바이오촉매를 개발했다.
이 기술은 온실가스도 감축시키고, 일회용 플라스틱 사용으로 인한 환경오염 이슈도 해결할 수 있어 일거양득의 기술로 평가받고 있다.
온실가스를 이용해 생분해성 플라스틱을 만든다는 장점 이외에도, 한정된 자원인 석유를 원료로 사용하지 않으며, 저급 자원인 산업 부생가스를 활용해 부가가치를 창출할 수 있다는 부가적인 장점도 기대된다.
후속 연구로 온실가스인 메탄과 이산화탄소를 동시에 사용해 생분해성 플라스틱을 제조하는 기술 개발을 진행 중이며, 현재 가시적인 성과를 확보하고 있어 대표적인 온실가스 두 종류를 모두 생분해성 플라스틱으로 전환하는 기술 확보가 기대되고 있다.
이번 연구 결과는 생물자원 재생 관련 전문학술지인 Bioresource Technology에 5월12일자로 온라인으로 게재됐으며, 관련 특허도 출원했다.
한편 해당 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 C1 가스리파이너리 사업단 지원으로 수행됐다.
