'공기 속 이산화탄소(CO₂)로 고가의 인공뼈를 만든다.'
이산화탄소는 인류가 석탄을 비롯한 화석연료를 본격적으로 사용하기 시작한 이후 지구온난화의 주범으로 몰려 제거와 감축의 대상이 되고 있다. 현재 전 세계적으로 이산화탄소를 대기에서 회수해 땅에 매립하거나 우주로 배출하는 등 이산화탄소를 줄이려는 다양한 기술 개발이 활발하다. 하지만 국내 연구진은 발상전환을 통해 이렇게 천덕꾸러기 대접을 받는 이산화탄소를 활용해 인공뼈 등 고부가가치 물질을 대량 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 5년 내 상용화가 가능할 것으로 기대된다.
국토해양부는 7일 포스텍(포항공대) 화학공학과ㆍ해양대학원 차형준 교수가 이끄는 연구진이 이산화탄소를 다양한 탄산화합물로 바꾸는 데 필수요소인 탄산무수화효소(carbon anhydrase)의 새로운 생산방법을 세계최초로 개발해 탄산화합물 대량생산의 길을 열었다고 발표했다.
현재로서는 탄산화합물을 생산하기 위해서는 대기 중의 이산화탄소의 바이오미네랄화(생명체가 외부에서 유기물과 무기물을 받아들여 생리 활성을 통해 구조물을 만드는 과정)를 거쳐야 한다. 하지만 비용이 너무 높아 실용화되지 못한 상태다. 구체적으로 소의 혈청에서 추출한 탄산무수화효소를 이용해 이산화탄소를 물과 반응시켜 탄산으로 전환시킨 후 양이온과 반응하는 것이다. 문제는 소 혈청 원료의 탄산무수화효소는 가격이 g당 300만원에 달해 상업화에 결정적 장애가 됐다.
그런데 차 교수팀은 기존 기술에 분자생명공학 기술을 접목해 신기술 개발에 성공했다. 연구팀이 개발한 효소는 g당 1,000원 이하로 생산이 가능하다. '나이세리아 고노레아'라는 미생물에 있는 탄산무수화효소가 높은 활성을 지니고 있다는 사실을 알아낸 후 유전자를 재설계해 대장균에서 이를 대량 생산하는 기술을 세계 최초로 구축했기 때문이다.
차형준 교수는 "이번 연구는 대량생산이 가능한 재조합 탄산무수화효소를 세계 최초로 적용해 이산화탄소를 탄산화합물로 직접 전환하는데 성공했다는 점에서 의의를 지니고 있다"며 "현재 세포 자체를 촉매로 이용하는 연구가 진행 중에 있어 더욱 경제적인 이산화탄소 전환 공정 개발이 이뤄질 것"이라고 말했다.
국토부 관계자는 "5년 정도면 상용화가 가능할 것으로 보여 탄산화합물을 원료로 하는 산업발전을 우리나라가 주도하게 될 것으로 기대된다"고 말했다. 탄산화합물은 현재 세계 시장 규모 5조원에 달하는 인공뼈 등 의료용 소재로 활용되고 있으며 제지, 플라스틱, 고무, 시멘트, 페인트, 치약 등 광범위한 분야에서 산업용 소재로 쓰이고 있다.
이번 연구는 국토부가 추진하는 해양생명공학기술사업인 '해양바이오산업신소재기술개발'과 포항산업과학연구원의 그린사이언스 사업의 지원을 받아 수행됐으며 연구 결과는 5일 환경 분야의 저명 학술지인 '케모스피어(Chemosphere)' 온라인판에 실렸다.
박관규기자 ace@hk.co.kr
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