온실가스 주범 메탄·아산화질소, 동시 제거 습지미생물 발견

환경생태계에서의 단일 미생물에 의한 메탄산화 및 아산화질소환원 과정을 나타낸 모식도. 한국연구재단 제공

국내 연구진이 주요 주요 온실가스인 메탄(CH4) 과 아산화질소(N2O)를 동시에 분해하는 습지 미생물을 발견했다. 유전체 분석을 통해 이 미생물이 저산소 환경에서 작동하는 메커니즘도 규명했다.

메탄과 아산화질소가 유발하는 온실효과는 이산화탄소보다 각각 25배와 298배에 달한다. 지구 온난화의 원인으로 지목되는 주요 온실가스 감축 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다. 

한국연구재단은 이성근 충북대 교수 연구팀이 습지에서 서식하는 메탄산화미생물이 아산화질소 제거 능력을 갖추고 있음을 확인하고 그 원리를 규명했다고 23일 밝혔다. 

자연에서 호기성(산소가 있는 조건에서 살 수 있는 성질) 미생물이 메탄을 이산화탄소로 산화하고 혐기성(산소가 없는 상태에서 살 수 있는 성질) 미생물이 아산화질소를 대기 질소로 환원하면 온실효과는 사라진다. 일반적으로 미생물에 의한 메탄의 산화는 산소가 있는 조건에서 발생하며 아산화질소의 환원은 산소가 없는 조건에서 일어난다. 

메탄산화균이 습지, 논, 산림 토양, 지열 서식지와 같은 저산소, 심지어 산소가 없는 혐기적 환경에서도 자주 관찰돼 이를 규명하는 것은 연구자들의 과제였다.

연구팀은 습지 및 극한 환경에서 서식하는 메탄산화 미생물의 유전체를 분석해 아산화질소 환원에 관여하는 유전자를 발견했다. 실험을 통해 메탄산화 미생물이 혐기성 조건에서 산소 대신 아산화질소를 호흡(환원)에 이용해 성장할 수 있음을 입증했다. 이를 통해 낮은 산소 조건에서도 습지미생물에 의해 메탄의 산화와 아산화질소의 환원이 동시에 일어날 수 있음을 밝혔다.

연구를 이끈 이성근 교수는 “이번 연구에서 규명한 미생물의 특성을 이용하면 자연·인공 생태계에서 발생하는 메탄 및 아산화질소 감축 기술 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이어 “앞으로 산소 농도에 민감하지 않은 아산화질소 환원 균주를 개발해 호기적 조건에서 아산화질소 제거 활성을 높이고 온실가스 감축이 필요한 다양한 분야에서 활용될 수 있도록 추가연구를 계획하고 있다”고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 18일 게재됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]