한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)이 기후변화의 주된 요인인 C1 가스를 보다 효율적으로 유용 화학물질화하는 기술을 개발했다.
KAIST는 조병관 생명과학과 교수팀이 개발 기술을 활용해 고효율 광 나노입자가 표면에 부착된 미생물-광 나노입자 인공광합성 시스템을 개발, 향상된 친환경 C1 가스 리파이너리 기술을 구현했다고 9일 밝혔다.
아세토젠 미생물은 우드-융달 대사회로를 통해 C1 가스를 아세트산으로 전환할 수 있다. 이에 C1 가스로부터 바이오 화학물질 생산을 위한 바이오 촉매로 활용 가능성이 커 탄소 포집 및 활용 기술로 많은 주목을 받고 있다.
'아세토젠 미생물'을 활용했는데 이 미생물은 C1 가스를 아세트산으로 전환할 수 있다. 본래 당이나 수소를 분해해 C1 가스 대사 환원 에너지를 얻는데 광전극 역할을 하는 광 나노입자를 미생물 표면에 부착하고, 빛에너지를 미생물로 전달시키면 당이나 수소 없이 C1 가스를 활용할 수 있다.
다만 광 나노입자 구조와 크기를 조절하기 어려워 C1 가스 대사 효율을 확보하는데 한계가 있었다. 연구팀은 구조와 크기가 균일하면서 우수한 광전도효과를 내는 고효율 광 나노입자를 합성하고 아세토젠 미생물 중 하나인 '클로스트리디움 오토에타노게놈' 표면에 부착했다.
이어 빛을 이용한 친환경 인공광합성 시스템을 구축·분석해 광 나노입자로부터 생성된 전자가 미생물 내 전달되는 '전자수용체'도 규명했다.
연구팀은 새로운 기술로 이산화탄소 경우 기존 대비 효율을 1.5배 높일 수 있었다고 설명했다.
조병관 교수는 “C1 가스 고정과정에서 사용되는 당 또는 수소를 친환경 빛에너지로 대체할 수 있고, 미생물 기반 생합성 광 나노입자를 활용한 기존 인공광합성 시스템 한계를 극복했다”며 “인공광합성 효율을 증대시킬 수 있고, 광 나노입자로부터 생성된 전자를 효율적으로 수용할 수 있는 인공미생물 개발연구에 실마리를 제공했다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
