KAIST 이상엽 특훈교수팀, 미생물 활용 석유화학 공정 대체 기술 도출
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST) 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀은 미생물을 활용해 친환경적으로 나일론 핵심 원료를 생산할 수 있는 기술을 학계에 발표했다고 31일 밝혔다.
연구 성과 핵심은 재생 가능 탄소원(글리세롤)에서 '나일론 6'과 '나일론 6,6' 핵심 단량체를 만들 수 있는 대장균 기반 모듈형 플랫폼을 개발한 데 있다. 단량체는 고분자를 구성하는 기본 분자 단위다.
이름은 다소 생소할 수 있지만, '나일론 6'과 '나일론 6,6'은 의류·자동차 부품·전자 소재 등 우리 생활 전반에 광범위하게 쓰이는 대표적인 소재라고 KAIST는 설명한다. 나일론 명칭 뒤 숫자는 원료 분자에 포함된 탄소 개수를 뜻한다.
이 소재를 만드는 핵심 원료는 아디프산·헥사메틸렌다이아민·엡실론 카프로락탐인데, 석유화학 공정으로 생산돼 많은 탄소를 배출한다는 지적을 받아왔다.
연구팀은 하나의 통합 플랫폼 흐름에서 상류와 하류로 생산 경로를 나누고서 서로 다른 역할을 하는 특정 대장균을 나눠진 경로에 각각 투입했다.
구체적으로 상류 균주는 글리세롤로부터 아디프산을 만들고, 하류 균주는 이를 다시 헥사메틸렌다이아민 또는 엡실론 카프로락탐으로 각각 전환하도록 설계했다.
두 종류의 대장균은 동시에 투입되지 않고, 첫 균주가 먼저 아디프산을 충분히 만든 뒤 나중에 두 번째 균주를 넣어 다른 2개의 원료를 만들어 내도록 했다. 연구팀은 이 전략을 '지연 접종'(시차 공배양)이라고 소개했다.
이외 발효 공정을 통해 연구팀은 아디프산 6ｇ/L(리터 당 그램), 헥사메틸렌다이아민 230㎎/L(리터 당 밀리그램), 엡실론 카프로락탐 808㎍/L(리터 당 마이크로그램)을 각각 얻었다.
생산량이 많지는 않으나, 글리세롤에서 이들 원료를 직접 만든 사례 중에서는 최고 수준이라고 연구팀은 전했다.
이 기술은 석유화학 공정에 의존하던 나일론 원료 생산 방식을 바이오 기반으로 돌릴 수 있는 가능성을 제시한 것으로 평가할 수 있다.
이상엽 특훈교수는 "앞으로 효소와 대사 흐름을 고도화해 생산성을 높일 것"이라며 "다양한 바이오 기반 고분자 원료를 지속 가능하게 만들 수 있는 핵심 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다"라고 말했다.
연구 결과를 담은 논문은 미국국립과학원회보(PNAS) 5월 4일 자에 실렸다. 제1 저자는 안다희 KAIST 생명화학공학과 박사다.
연구는 과학기술정보통신부에서 지원하는 석유 대체 친환경 화학기술개발사업의 '바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발' 과제 및 합성생물학 핵심기술 개발사업의 '바이오 제조 산업 선도를 위한 첨단 합성생물학 원천기술 개발' 과제 지원을 받아 수행됐다.
walden@yna.co.kr
Copyright ⓒ 연합뉴스 무단 전재 및 재배포 금지
본 콘텐츠는 뉴스픽 파트너스에서 공유된 콘텐츠입니다.
