교육과학기술부는 '해양극지 기초원천기술사업'에 참여하고 있는 고려대 구만복 교수 연구팀이 탄산무수화효소(Carbonic anhydrase)를 이용해 이산화탄소로부터 생촉매 기능을 지닌 탄산칼슘 결정 복합체를 개발했다고 밝혔다.

탄산칼슘 결정 복합체는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 저농도 기체 상태에서 산업적으로 활용 가능한 카보네이트로 만드는데 필요한 기술이다. 

지금까지 이산화탄소는 기체상에서 활용할 수 있는 방안이 없었으며, 고농축된 이산화탄소에 칼슘을 첨가해 건축자재 등 일부 산업적으로 활용하거나, 지하에 매장해 왔다. 그러나 이번 연구를 통해 기체상의 이산화탄소를 저농도에서 산업적으로 활용 가능한 카보네이트로 변환하는 것이 가능해졌다.

또한 그 동안 기체상 이산화탄소의 산업적 활용을 위해서는 첨가제로 고가이면서 1회성인 생촉매 효소를 이용하는 연구가 진행됐지만, 이번에 개발된 탄산칼슘 복합체는 50일이 넘는 시간동안 13회 이상의 재사용에도 본래의 85% 이상의 활성도를 유지하는 등 반복 사용이 가능하면서도 매우 강력한 생촉매로서의 기능을 나타낸다.

연구팀의 관계자는 "향후 생체-결정화(Biomineralization) 관련 연구 및 탄산칼슘의 생촉매 분야로의 응용연구를 가속화 시킬 수 있을 것으로 전망된다"고 밝혔다.

연구팀은 탄산무수화 효소를 이용해 공기 중의 이산화탄소를 높은 농도의 탄산수소이온으로 변환한 후 칼슘 이온과의 반응을 통해 탄산칼슘 복합 결정체를 만들었으며, 탄산칼슘 결정의 표면적을 안정적으로 높이기 위해 우선 폴리-에틸렌글라이콜(PEG)을 이용해 탄산칼슘 결정을 표면적이 넓은 타원 형태로 고정하면서 자성나노입자를 이용한 자성 분리 능력을 첨가함으로써 뛰어난 안정성 및 반응성을 지닌 기능성 탄산칼슘 복합체를 개발했다.

구만복 교수는 “이번 연구 성과로 인해 향후 지구 온난화에 직접영향을 끼치는 온실가스(CO₂)를 비교적 값이 싼 저농도에서 직접 산업적으로 활용할 수 있게 되었고, 조만간 탄산무수화 효소를 해양 미생물인 두날리엘라 종(Dunaliella sp.)로부터 대량 생산해서 효소 구입에 소요되는 비용도 또한 획기적으로 절감할 수 있게 될 것”이라고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구는 고려대 구만복 교수(48세)와 황이택 박사, 강해민 연구원이 주도했으며,
세계적 권위의 학술지인 Green Chemistry(인용지수 IF 6.320)에 지난 7월 23일자 on-line에 cover page article로 하이라이트 되어 소개됐고, Green Chemistry 8월호에 인쇄 출판될 예정이다.