UNIST·미국 UC 버클리 공동 연구팀
이산화탄소를 부탄올로 바꾸는 미생물 연속 공정 개발
미생물에 이산화탄소를 먹여 친환경 연료인 부탄올을 생산하는 기술이 나왔다.
울산과학기술원(UNIST)은 김진현 신소재공학과 교수팀과 미국 UC버클리 연구팀이 공동으로 두 종류의 미생물을 단계적으로 사용해 이산화탄소를 부탄올로 바꾸는 미생물 연속 공정 시스템을 개발했다고 28일 밝혔다.
미생물을 이용해 이산화탄소를 유용한 자원으로 바꾸는 기술은 친환경적이고 에너지 소모도 적다.
공동 연구팀이 개발한 이 시스템은 두 미생물의 반응을 마치 공장의 연속 생산 라인처럼 연결한 방식이다. 먼저 기체 전환에 능한 아세토젠균이 이산화탄소를 먹고 단순 구조의 아세트산(CH₃COOH)을 배출한다. 이어 복잡한 분자 합성에 특화된 대장균이 이를 받아 부탄올(C₄H9OH)을 만들어낸다.
기존에는 미생물이 이산화탄소를 먹고 배출하는 단순 구조 물질 생산과 이를 다시 복잡한 구조의 연료 분자로 바꾸는 과정이 단절돼 있어 고비용 등 경제적으로 한계가 있었다. 공동 연구팀은 이를 '분업화'로 해결한 것이다.
연구팀은 한 발 더 나아가 대장균의 유전자를 조작해 부탄올 생산 효율을 약 3.8배 높였다. 유전자 조작 대장균은 아세트산을 '주식'처럼 잘 먹고, 이를 소화시켜 만든 에너지를 부탄올을 만드는 데 더 많이 쓴다. 일반 대장균은 아세트산을 잘 먹지 않거나 먹더라도 그 에너지를 자신이 생존하는 데에만 사용해 부탄올 생산 효율이 낮다.
연구팀은 이 시스템에 이산화탄소와 수소만을 투입해 90시간 이상 안정적으로 부탄올을 생산했다. 수소는 아세토젠균이 이산화탄소로 아세트산을 합성할 때 쓰인다.
김진현 교수는 “원료 공급과 제품 생산이 끊임없이 이뤄지도록 연속 배양 반응기 2대를 안정적으로 연동한 시스템”이라며 “미생물의 대사 효율을 더 높이고 공정을 최적화하면 화석 연료를 대체하고 탄소 중립 시대를 앞당기는 대안이 될 수 있을 것”이라고 말했다.
울산=임동식 기자 dslim@etnews.com
