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양성자 이온빔 조사기술을 이용한 BT분야 원천기술 확보

- 환경파괴의 주범인 플라스틱 폐기물 감량의 획기적 전기 마련 -

한국원자력연구소(소장 張仁順)는 미생물을 이용하여 자연계에서 손쉽게 분해되는 친환경적 생분해성 플라스틱 생산 원천기술을 개발, 성공적인 산업화와 대량생산의 가능성을 여는 개가를 올렸다.

원자력연구소 방사선생물학연구실(실장 김인규)이 개발한 이 기술은 과학기술부의 21세기 프론티어사업 중 하나인 양성자기반공학기술개발사업단(단장 최병호)의 가속기 개발 및 이용에 대한 연구과정에서 비롯된 것이다.

이로 인해 생분해성 플라스틱 생산 분야에서 이 기술의 상용화·산업화를 이룰 경우 전 지구적 환경문제인 난분해성 플라스틱 폐기물 감량에 획기적 전기를 마련할 것으로 평가된다.


■ 기술개발 배경

오늘날 전 세계적으로 심각한 환경문제를 야기하고 있는 난분해성 플라스틱의 대체 물질로 개발된 생분해성 플라스틱 PHB (Polyhydroxybutyrate)는 지난 20여 년간 세계 각국의 경쟁적인 기술개발을 통해 가장 각광받는 대체물질로 여겨졌다. 그러나 생산단가가 기존의 석유합성 플라스틱의 5-6배에 달하고, 생분해성 플라스틱을 얻기 위한 중간 분리공정에 아세톤, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 등 맹독성 유기물질이 대량으로 사용되어 오히려 환경을 더욱 위협하는 결과가 초래되었다.


■ 기술 개발 개요

이번에 개발된 생분해성 플라스틱 생산 기술은 양성자 이용기술을 BT(생명공학기술)와 접목하여 얻은 쾌거로, PHB 생산과정에서 생분해성 플라스틱의 축적도를 획기적으로 향상, 중간 분리공정을 제거함으로써 생산단가를 현저하게 낮추고 생산성을 극대화시켰다.

이 기술은 양성자 이온빔을 미생물 균주에 조사하여 돌연변이 균주를 얻은 후, 유용한 후보균주를 생분해성 플라스틱이 합성 가능한 유전자군에 도입, 적절한 배양조건을 유지하여 생분해성 플라스틱을 균체 내에 99.5%이상 축적시킴으로써 개발됐다. 균체 내에 고농도로 축적된 생분해성 플라스틱이 80%이상 자발적으로 분비되기 때문에 기존의 PHB 생산기술과 비교하여 생산단가가 월등히 낮고 생산성은 현저히 높다.


■ 기대 효과

개발한 기술을 적용한 결과, 현재 생분해성 플라스틱 1Kg당 5-6배에 달하는 PHB 생산단가를 2-3배선으로 낮춤으로서 석유가격 상승으로 인해 점차 가격이 오르고 있는 석유합성 플라스틱과의 가격경쟁력을 확보했다. 뿐만 아니라 기존의 생분해성 플라스틱 PHB 제조기술에 비해 생산체계가 단순하고 생산비의 절반을 차지하는 중간 분리공정이 필요 없기 때문에 산업적 이용가능성이 매우 크다.

2001년 현재 1억 톤에 달하는 전 세계 플라스틱 및 100조원대의 1회용 용기 시장규모를 고려해볼 때, 본 기술이 상용화될 경우 엄청난 부가가치와 함께 환경문제 해결에 획기적 전기를 마련할 것으로 기대된다.


■ 향후 계획

현재 한국원자력연구소의 방사선생물학실은 산업적 규모의 생분해성 플라스틱 대량생산을 검증하고 있으며, 조만간 관련 기술을 국내 및 일본, 미국, 유럽 등에 특허 출원·등록할 예정이다. 이에 따라 개발된 기술에 대한 산업체의 관심이 고조되고 있는 상황이다.

한편, 미생물을 이용한 생분해성 플라스틱 개발 기술은 생명공학 및 생물학의 여타 분야에도 적용가능한 원천기반기술로서, 향후 성장잠재력이 무궁무진한 친환경성 플라스틱 제조물질 시장을 독점할 수 있는 유망한 기술이다. 즉, 본 기술의 본격화는 막대한 부가가치의 창출 뿐 아니라 양성자 가속기의 평화적 이용과 유용성을 널리 알리는 효과 또한 가져올 것으로 기대된다.