풍부한 메탄가스 '메탄올로 변환' 바이오 소재 개발

풍부한 메탄가스 '메탄올로 변환' 바이오 소재 개발
고려대 이지원 교수팀 "산업적 활용 가치 높은 공정에 도움"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 메탄가스로부터 원유 대체 제조 원료를 뽑아낼 수 있는 바이오 소재가 개발됐다.
한국연구재단은 고려대 이지원 교수 연구팀이 메탄산화효소(methane monooxygenase·MMO)를 활용하는 바이오 공정 핵심 입자를 만들었다고 2일 밝혔다.
메탄가스는 지구에서 가장 풍부한 가스 자원이다.
메탄가스를 메탄올로 변환하면 원유를 대체해 다양한 소재를 생산할 수 있다.
현재 메탄가스로 메탄올을 생산하는 화학적 산화 공정은 높은 에너지 소비, 환경오염 유발, 낮은 반응 전환율 등 많은 한계를 보인다.
대안으로 학계에서는 메탄 산화 세균 유래 메탄산화효소 활용 방식을 시도하고 있다.
막 단백질 형태로 존재하는 메탄산화효소는 매우 온화한 조건에서도 메탄가스를 선택적으로 메탄올로 바꿀 수 있어서다.
부산물 발생도 거의 없다.
다만, 메탄 산화 세균 고농도 배양이 어려운 데다 기술적 난도가 높아 성공적인 개발 사례를 아직 찾아보기 어렵다.


연구팀은 유전공학 기술로 메탄산화효소 핵심 활성 부위만을 다뤘다.
이를 통해 자연 상태 메탄산화효소와 거의 같은 수준의 활성을 갖는 효소 나노입자를 구현했다.
이 입자는 이른 시간에 고농도로 쉽게 배양되는 대장균을 이용해 대량으로 만들 수 있다.
효소 나노입자를 다공성 하이드로겔에 고정하면 안정적으로 활성이 유지되기까지 했다.
장시간 반복적으로 재사용할 수도 있다.
연구팀은 아울러 막 단백질 형태 메탄산화효소 활성 부위 구조를 명확히 규명하는 과학적 성과를 얻었다.
이지원 교수는 "기존 화학적 메탄 산화 공정을 고효율 바이오 공정으로 대체하기 위한 디딤돌"이라며 "효소 나노입자를 안정적·반복적으로 재사용할 수 있는 생산 시스템을 적용하면 산업적 활용 가치 있는 바이오 공정 개발에 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 이날 국제학술지 '네이처 카탈리시스'(Nature Catalysis)에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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