이산화탄소로 수소 저장물질 만든다

에너지연, 새로운 효소 찾아내

[아이뉴스24 정종오 기자] 이산화탄소를 유용하고 재생 가능한 자원으로 바꾸는 연구가 한창이다.

이런 가운데 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 광주친환경에너지연구센터 민경선 박사 연구팀이 이산화탄소로부터 수소저장물질인 개미산(formic acid)을 생산하는 새로운 효소를 발굴하는데 성공했다.

개미산은 개미에서 발견된 천연물질로 세균억제와 수소이온지수를 조절하는 효과를 가져 식품가공이나 보존제, 제설제 등 여러 산업에서 다양하게 사용한다. 최근에는 수소를 저장하는 물질로 대형 특수용기가 아닌 제3의 물질과 결합해 저장·수송하는 LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier)의 활용에도 주목받고 있다.

에너지연 연구원이 효소 활성 측정(왼쪽)과 이산화탄소 반응 실험을 준비하고 있다. [사진=에너지연]

지금까지 자연계에 존재하는 이산화탄소 환원 효소는 15종에 불과할 정도로 매우 적다. 연구팀은 유전자 데이터베이스 기반 유전체 마이닝(genome-mining)을 통해 이산화탄소를 개미산으로 저장하는 신규 이산화탄소 환원 효소를 발굴해 온실가스로부터 수소 저장 물질을 생산하는 원천 기술을 개발했다.

연구팀은 기존 활성이 알려진 이산화탄소 환원 효소의 단백질 서열을 분석해 유전자 데이터베이스에서 서열과 유사도를 분석하고 활성 부위 구조를 예측, 분석해 신규 이산화탄소 환원 효소를 발굴했다. 발굴된 효소로 이산화탄소 환원 활성과 반응 특성을 분석해 이산화탄소로부터 수소 저장 물질인 개미산을 생산하는 효소 반응 시스템을 구축했다.

연구팀이 이번에 개발한 기술은 이산화탄소를 이용해 수소 저장물질 생산과 온실가스 저감을 동시에 달성할 수 있는 새로운 길을 열었다. 이번 연구는 그동안 자연계에서 찾기 어려웠던 효소를 유전자 데이터베이스 기반 유전체 마이닝을 통해 발굴하고 활성을 확인해 이산화탄소 자원화 생촉매의 풀(pool)을 확장했다는 점에서도 매우 큰 의미가 있다.

연구책임자인 민경선 박사는 “유전자와 구조 정보는 그동안 자연계에서 찾기 어려웠던 활성을 찾아내는데 아주 중요한 기술” 이라며 “이산화탄소를 직접 활용해 에너지 저장 물질로 전환할 수 있는 효소기반 생물 공정 개발 연구는 이산화탄소 자원화를 통한 탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

연구결과(논문명: Newly explored formate dehydrogenase from Clostridium species catalyze carbon dioxide to formate)는 국제 학술지인 ‘바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)’에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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