화학연, 탄소배출 줄인 나일론 원료 생산 미생물 세포공장 개발

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국내 연구진이 유질 효모를 활용해 탄소배출을 줄여주는 화학분야 주요 산업 원재료 생산 기술을 개발했다.

바이오 아디프산 생산을 위한 미생물 세포공장인 '야로위아 리폴리티카' 균주를 배양하는 모습.사진제공=화학연

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한국화학연구원(원장 이영국)은 18일 백승호·노명현 박사 연구팀이 산업용 미생물로 활용되는 유질 효모인 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica)를 활용한 ‘바이오 아디프산(Adipic acid)’ 생산용 미생물 세포공장을 성공적으로 개발했다고 밝혔다. 유질 효모는 체내에 지방 또는 기름 축적 능력이 뛰어난 효모를 말한다.

이번 성과는 ‘합성생물학’ 기술을 활용하여 바이오매스로부터 바이오 아디프산을 생산하는 기술이다. 합성생물학 기술은 정부가 발표한 ‘12대 국가전략기술’ 중 ‘첨단바이오' 분야의 중점기술로 선정되었다. 이 기술을 활용하면 아디프산이 주요 화학소재로 사용되는 의류, 생활, 산업용 응용 제품 영역에 널리 활용될 것으로 기대된다.

아디프산은 나일론 섬유의 필수 중간 원료이자, 생분해성 플라스틱 원재료, 식품첨가제 등 다양한 용도로 활용되는 핵심 화학소재이다. 대부분의 아디프산은 나프타, 천연가스 등 화석연료로 생산되지만, 생산 공정 상 발생하는 아산화질소(N2O)가 온실효과를 유발하기 때문에 환경 친화적이고 지속 가능한 바이오 아디프산 생산 기술 개발이 필수적이다.

최근 친환경 규제와 탄소배출 감소에 대한 요구가 커지면서, 탄소중립형 바이오화학원료로 대체 움직임이 확산하고 있지만  현재까지 개발된 기술들은 인체 내 질병을 유발할 수 있는 병원성 미생물을 활용하거나 유전자 조작이 까다로운 점 등 상용화를 위해 보완할 점이 많다.

이에 연구팀은 FDA 인정 식품첨가 안전 물질(GRAS)로 지정된 유질 효모인 ‘야로위아 리폴리티카’를 미생물 세포공장으로 활용해서 아디프산을 생산하는 기술을 세계 최초로 개발하였다. 완성된 미생물 세포공장은 미생물 배양 과정을 거쳐 지방산 유래 산물을 선택적으로 분해, 전환하여 효율적으로 바이오 아디프산을 생산하는 환경친화적 기술이다. 석유화학 기반의 아디프산 대체를 위한 원천기술로써, 향후 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 전망된다.

이영국 원장은 “이번 성과가 향후 대한민국 바이오소재 생산 원천기술 확보에 기여할 수 있기를 희망한다”라고 말했다.

이번 연구결과는 바이오매스 관련 권위 학술지인 ‘바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology, IF : 11.4)’ 1월호 논문으로 게재되었다.