이상엽 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수 연구팀과 박시재 이화여대 교수 연구팀이 공동으로 친환경 바이오매스를 활용해 플라스틱을 생산하는 기술과 폐플라스틱을 재활용할 수 있는 기술을 각각 개발했다.

기후 변화 문제가 심각해짐에 따라 국제적으로 '지속 가능한 친환경 화학 산업을 위한 연구개발(R&D)'이 활발한 가운데 이번 연구성과는 미생물발효를 통해 방향족 폴리에스테르를 생산하는 기술을 세계 최초로 개발하고, 더 나아가 기존 플라스틱을 재활용해 친환경 플라스틱을 생산할 수 있는 가능성을 제시하였다는 점에서 의미가 있다게 일각의 설명이다.

이·박 연구팀은 공동 연구를 통해 개량된 대장균을 직접 발효해 비식용(非食用) 바이오매스로부터 방향족 폴리에스테르를 생산할 수 있는 친환경 원천기술을 세계 최초로 개발했다.

연구팀은 컴퓨터 기반 가상세포를 이용한 대장균 균주의 대사흐름분석 기술을 적용한 시스템 대사공학기법을 활용해 고분자 생산에 핵심인 코에이-전이효소(CoA-transferase)의 기존에 밝혀지지 않은 반응을 규명하고 이를 활용해 다양한 종류의 방향족 폴리에스테르를 생산했다.

시스템 대사공학과 합성생물학 기술을 접목한 전략을 사용해 비천연 고분자인 방향족 폴리에스테르를 친환경적이면서도 효율적으로 생산하는데 성공함으로써 향후 바이오 플라스틱 산업 성장에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

이상엽 교수는 "미생물로 합성 플라스틱을 대체하는 플라스틱을 생산하고, 기존 화학적으로 생산된 플라스틱을 다시 미생물로 분해하는 기술이 개발돼 친환경 화학산업으로의 재편이 가능해질 것"이라고 말했다.

한편 첫 번째 연구는 과기정통부 글로벌프런티어사업의 '지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구 과제'와 기후변화대응 기술개발사업의 융합 연구를 통해 두 번째 연구는 기후변화대응 기술개발사업의 '바이오 리파이너리를 위한 시스템 대사공학 기술개발 과제'를 통해 추진됐다.

▲    대장균을 이용한 방향족 폴리에스테르 생산 전체 개념도  © 특허뉴스

 

▲   PET 분해 모식도 및 PET 분해 신규 효소(PETase) 단백질 결정 구조와 원리 규명 관련 전체 개념도   © 특허뉴스

    

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