내구성·강도 뛰어난 플라스틱 석유 대신 미생물로 만들었다

이상엽 카이스트 교수 연구팀

국내 연구진이 미생물로 차세대 플라스틱을 만드는 방법을 개발했다. 플라스틱과 나일론의 장점을 모두 갖춘 폴리에스터 아마이드는 활용도가 높지만 화석연료에서만 생산할 수 있어 환경오염 문제가 있었다.

친환경적인 소재를 확보하고 생물학의 새로운 가능성을 보여줬다는 평가가 나온다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수 연구팀은 새로운 미생물 균주를 개발하고 친환경 바이오 플라스틱인 폴리에스터 아마이드를 생산했다고 20일 밝혔다. 이 논문은 지난 17일 국제 학술지인 '네이처 케미컬 바이올로지'에 게재됐다. 미생물을 이용해 폴리에스터 아마이드를 생산한 것은 세계 최초다.

연구팀은 석유 대신 미생물을 활용해 바이오 기반 플라스틱을 만들었다. 자연에 존재하지 않는 미생물을 설계해 폴리에스터 아마이드를 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발했다. 붙어 있는 아마이드 종류에 따라 폴리에스터 아마이드는 다양한데, 연구팀이 만든 균주는 총 9종의 폴리에스터 아마이드를 생산할 수 있다.

새로운 미생물 균주를 만들어낸 방법은 시스템 대사공학이다. 기존 미생물의 유전자를 조작해 물질대사 경로를 재설계하며 원하는 물질을 만드는 기술이다. 세계적으로 시스템 대사공학을 이용해 플라스틱을 만드는 연구는 활발하게 진행되고 있는데, 이번 연구는 유망한 차세대 플라스틱으로 꼽히는 폴리에스터 아마이드를 생산한 것이다.

개발된 균주는 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스의 주원료인 포도당을 원료로 사용한다. 연구팀은 점차 농축된 영양분을 공급하는 유가 배양식 발효 공정을 통해 플라스틱 생산의 효율을 높여 추후 대량생산과 산업화의 가능성을 보였다.

한국화학연구원이 균주가 생산한 플라스틱의 물성을 분석한 결과, 기존의 고밀도 폴리에틸렌과 유사한 성질을 갖고 있는 것으로 나타났다. 친환경 바이오 플라스틱이 기존 플라스틱을 대체할 수 있을 만큼 강도와 내구성이 뛰어나다는 의미다.

이 특훈교수는 "이번 연구는 석유화학 기반에 의존하지 않고도 폴리에스터 아마이드를 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 만들 수 있다는 가능성을 세계 최초로 제시한 것"이라며 "앞으로 생산량과 생산성을 더욱 높이는 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다.

[최원석 기자]