한국생명공학연구원 국가바이오파운드리사업단 이승구 박사 연구팀은 자체 구축한 바이오파운드리 자동화 실험 체계(워크플로)를 통해 메탄을 자원화할 수 있는 가능성을 실증했다고 14일 밝혔다.

바이오파운드리는 합성생물학(생물체의 유전자·단백질 등을 공학적으로 설계·제작하는 기술)에 인공지능(AI)과 자동화 로봇 기술을 접목해 합성생물학의 설계에서부터 제작, 시험, 학습에 이르기까지 전 공정을 고속·자동화할 수 있는 인프라다.

메탄은 이산화탄소보다 84배 강력한 온실효과를 내는 온실가스로, 자연적으로 줄일 수 있는 흡수 경로는 매우 제한적이다.

연구팀은 바이오파운드리 워크플로를 이용해 메탄을 타이어, 접착제의 원료로 쓰이는 이소프렌으로 전환하는 데 성공했다.

그동안 이소프렌을 만드는 합성 효소는 활성이 낮아 산업적으로 활용하기 어려웠다.

연구팀은 단백질 설계 기술과 자동화 기술을 통해 수백 종의 이소프렌 합성 효소 단백질 변이체를 빠르게 제작하고 평가할 수 있는 방법을 개발했다.

이어 이소프렌 합성 효소의 유전자 경로를 새로 설계해 메탄자화균(메탄을 에너지원으로 이용하는 미생물)에 도입하는 전 과정을 자동화 장비로 처리한 결과, 실험 속도가 단계에 따라 최소 4배에서 최대 36배까지 빨라졌다.

반자동화 바이오파운드리 워크플로를 통해 같은 시간에 수행할 수 있는 실험 건수도 대폭 늘어나 연구 효율이 획기적으로 향상됐다.

온실가스 메탄을 이소프렌으로 전환함으로써 온실가스 저감은 물론 화학원료 생산에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이승구 박사는 "계산 설계, 자동화 실험, 대규모 데이터 검증을 하나로 통합한 확장형 워크플로를 제시했다"며 "연구를 통해 축적되는 데이터는 바이오 제조의 디지털 전환을 가속하는 데 기여할 것"이라고 말했다.