December 15,2019

목질계 바이오매스로부터 바이오연료 생산

KIST, 생산 저해물질 극복 미생물 개발

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한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 고자경·이선미 박사팀은 목질계 바이오매스를 이용해 고농도의 바이오연료를 생산할 수 있는 미생물을 개발했다고 1일 밝혔다.

바이오연료는 온실가스와 미세먼지를 줄일 수 있는 청정연료로, 휘발유나 경유와 혼합해 사용하고 있다. 바이오연료는 전분, 당, 식물성 기름 등과 같은 작물을 원료로 생산되는데 식량을 활용해 연료를 만들어 낸다는 윤리적 논란이 있다.

학계는 이를 대체하기 위해 목질계 바이오매스를 원료로 활용하는 2세대 바이오연료 생산 기술을 개발하고 있다.

하지만 목질계 바이오매스의 경우 전환 공정에서 바이오연료를 생산하는 미생물의 활동을 억제하는 물질이 발생해 생산 효율이 낮아지는 문제가 발생, 상용화가 이뤄지지 못하고 있다.

목질계 바이오매스란 지구상에 존재하는 풍부한 탄소 자원으로, 연간 생산량이 1000억 톤에 달하며, 재배 및 조림사업 등을 통해 지속해서 생산할 수 있다.

KIST 연구진은 이번 연구에서 미생물의 성능을 저해하는 대표적인 물질인 아세트산에 대한 저항성이 강화된 신규 미생물을 개발했다고 설명했다.

이 과정에서 유전자 가위를 이용해 바이오연료 생산 미생물의 유전체를 편집하고, 자연계에서 발생하는 진화의 과정을 실험실 안에서 단시간 내에 유발하는 적응진화공법을 활용했다.

연구진은 이 신규 미생물을 활용하면 기존의 바이오연료 생산 때 버려지던 성분으로부터 이론적으로는 최대치의 98% 수율로 바이오연료를 생산할 수 있다고 설명했다.

이를테면 설탕을 추출하고 버려지는 사탕수수 부산물을 활용하면 세계 최고의 수율로 바이오 연료를 생산할 수 있다고 연구진은 강조했다.

무엇보다 이번 연구는 유전자 가위를 이용한 유전체 편집기술을 활용했기 때문에 추가 연구를 통해 바이오연료뿐 아니라 바이오플라스틱, 바이오폴리머 등을 생산할 수 있는 플랫폼 미생물로도 활용할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

KIST 이선미 박사는 “이번 연구성과는 기존에 상용화된 1세대 바이오연료의 한계를 넘어 지속가능성과 경제성이 향상된 2세대 바이오연료의 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 기술이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업과 한국연구재단 이공분야 기초연구사업(대통령 Post-Doc.펠로우십)으로 수행됐다.

연구 결과는 과학저널 ‘글로벌 체인지 바이올로지 바이오에너’(Global Change Biology Bioenergy) 최신호에 게재됐다.

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