한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 플라스틱을 대체할 신규 바이오 기반 플라스틱을 개발했다.
KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수팀이 시스템 대사공학을 이용해 미생물 균주를 개발하고, 신규 유형 친환경 바이오 플라스틱인 폴리에스터 아마이드를 생산했다고 20일 밝혔다. 한국화학연구원 연구진과 공동 분석으로 플라스틱 물성 확인까지 마쳤다.
폴리에스터 아마이드는 폴리에스터(PET)와 나일론(폴리아마이드) 장점을 모두 갖춘 차세대 소재지만 화석 연료에서만 생산할 수 있어 환경오염 문제를 피할 수 없었다.
연구팀은 자연계에 존재하지 않는 새로운 미생물 대사회로를 설계해 폴리(3-하이드록시뷰티레이트-ran-3-아미노프로피오네이트), 폴리(3-하이드록시뷰티레이트-ran-4-아미노뷰티레이트) 등을 포함한 9종의 다른 폴리에스터 아마이드를 생산할 수 있는 플랫폼 미생물 균주를 개발했다.
폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스 주원료인 포도당을 원료로 사용해 폴리에스터 아마이드를 친환경적으로 생산할 수 있도록 했다.
또 연구팀은 고효율 생산(54.57g/ℓ)이 가능함을 확인, 추후 산업화될 가능성도 확인했다.
화학연의 정해민·신지훈 연구원과 함께 바이오 기반 플라스틱 물성을 분석한 결과, 기존 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 유사한 성질을 갖고 있는 것으로 나타났다. 친환경적이면서도 기존 플라스틱을 대체할 수 있을 만큼 강도·내구성이 뛰어남을 확인했다.
이번 연구에서 개발한 균주·전략들은 여러 가지 폴리에스터 아마이드 뿐만 아니라 다른 그룹의 여러가지 고분자들을 생산하는 대사회로 구축에 유용하게 쓰일 것으로 예상된다.
이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 석유화학 산업 기반에 의존하지 않고도 플라스틱을 재생가능한 바이오기반 화학산업을 통해 만들수 있는 가능성을 세계 최초로 제시한 것으로 앞으로 생산량과 생산성을 더욱 높이는 연구를 이어갈 계획”이라고 말했다.
연구 결과는 네이쳐 케미컬 바이올로지 3월 17일자에 온라인 게재됐다.
한편, 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 석유대체 친환경 화학기술개발사업 '바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발' 과제 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
