미생물로 PET병 만들고 분해하고… 카이스트 연구팀, 세계 최초 개발

이상엽 KAIST 교수 연구팀, 친환경 바이오매스 이용 PET 생산 기술 개발
PET 분해 효율 높인 효소도 개발… "친환경 화학산업으로 재편 가능할 것"

사진 = 게티이미지

[아시아경제 이민우 기자] 국내 연구진이 친환경 미생물을 활용해 페트(PET)병의 원료인 플라스틱을 만들고 분해하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

과학기술정보통신부는 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과의 이상엽 교수 연구팀이 친환경 바이오매스를 활용하여 플라스틱을 생산하는 기술과 폐플라스틱을 재활용할 수 있는 기술을 각각 개발했다고 30일 밝혔다.

연구팀은 미생물발효를 통해 방향족 폴리에스테르를 생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 방향족 폴리에스테르는 강도 및 열안정성이 뛰어나 병, 식료품 포장재 등에 사용된다. PET병이 대표적이다.

이번 연구는 박시재 이화여대 화학신소재공학부 교수의 연구팀과 공동 연구로 진행됐다. 연구팀은 컴퓨터 기반 가상세포를 이용한 대장균 균주의 대사흐름분석 기술을 활용했다. 이를 통해 고분자 생산의 핵심인 코에이-전이효소(CoA-transferase)의 반응을 규명하고 다양한 종류의 방향족 폴리에스테르를 생산했다.

대장균을 이용한 방향족 폴리에스테르 생산 전체 개념도(제공=과학기술정보통신부)

또한 기존 플라스틱을 재활용해 친환경 플라스틱을 만들 수 있는 가능성도 보여줬다. 이 교수 연구팀은 김경진 경북대 생명과학과 교수 연구팀과 공동 연구로 기존 효소보다 PET를 분해하는 능력이 월등한 효소의 구조를 밝혀냈다. 이를 통해 PET 분해에 특화된 변이 효소도 개발했다.

PET 분해 모식도 및 PET 분해 신규 효소(PETase) 단백질 결정 구조와 원리 규명 관련 전체 개념도(제공=과학기술정보통신부)

PET는 생활 다방면에서 사용되지만 자연분해가 어려워 소각하거나 매립하는 식으로 처리해야 했다. 이 과정에서 여러 환경 문제가 야기됐다. 기존에도 미생물로 PET를 분해하는 기술은 있었지만 시간과 비용 측면에서 비효율적이었다. 이번 연구를 통해 보다 효율적으로 PET 분해가 가능할 것으로 예상된다.

이번 연구결과는 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 1월8일 및 1월26일자 온라인판에 각각 게재됐다.

이 교수는 "미생물로 합성 플라스틱을 대체하는 플라스틱을 생산하고, 기존 화학적으로 생산된 플라스틱을 다시 미생물로 분해하는 기술이 개발돼 친환경 화학산업으로 재편이 가능할 것"이라고 말했다.

이민우 기자 letzwin@asiae.co.kr