이산화탄소(CO₂)를 유용·재생 자원으로 바꾸는 연구가 활발한 가운데, 국내 연구진이 CO₂로부터 수소저장물질인 '개미산(formic acid)'을 생산하는 새로운 효소를 발굴했다.
한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 민경선 광주친환경에너지연구센터 박사팀이 이 같은 성과를 냈다고 15일 밝혔다.
개미산은 개미에서 발견된 천연물질로, 세균을 억제하고 수소이온지수를 조절하는 효과를 가져 여러 산업에서 다양하게 사용된다. 최근 수소를 다른 물질과 결합·저장·수송하는 'LOHC' 활용성이 주목받는다.
개미산을 생산하는 방식 중 CO₂ 환원 효소 기반 개미산 생산방식은 CO₂를 소모하며 부산물 없이 100% 개미산만 생산할 수 있다. 다만 자연계에 존재하는 CO₂ 환원 효소는 15종에 불과할 정도로 매우 적다.
연구진은 유전자 데이터베이스(DB) 기반 유전체 마이닝으로 CO₂를 개미산으로 저장하는 신규 환원 효소를 발굴, 온실가스로부터 수소 저장 물질을 생산하는 원천기술을 개발했다.
발굴된 효소로 CO₂ 환원 활성 및 반응 특성을 분석해 개미산 생산 효소 반응 시스템을 구축했다.
새롭게 발굴한 CO₂ 환원 효소 3종은 '재조합 단백질 발현 시스템'을 통해 대량 생산이 가능하다. CO₂ 자원화를 통한 고부가물질 생산 핵심이 되는 원천기술이다.
이는 CO₂로부터 개미산을 생산하는 기존 경쟁 기술인 '전기화학적 전환' '화학 촉매 전환' 기술과 비교해 반응 온도와 에너지 요구량이 적어 친환경 저에너지 공정 개발이 가능하다. 일산화탄소(CO) 등 부산물 없이 100% 개미산을 생산할 수 있다는 장점도 있다.
민경선 박사는 “유전자와 구조 정보는 그동안 자연계에서 찾기 어려웠던 활성을 찾아내는 데 아주 중요한 기술”이라며 “CO₂를 직접 활용해 에너지 저장 물질로 전환할 수 있는 효소 기반 생물 공정 개발 연구는 CO₂ 자원화를 통한 탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 에너지연 기본사업과 과학기술정보통신부 집단연구사업 일환으로 수행됐으며, 연구 결과는 저명 학술지인 '바이오리소스 테크놀로지'에 게재됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
