바이오인

심해 미생물로 바이오수소 생산의 길 열린다 
 

 

심해저 화산 활동 결과 갈라진 틈에서 뜨거운 바닷물이 분출되는 곳인 심해 열수구(熱水口) 주변의 미생물이 차세대 에너지 대안으로 떠올랐다. 남태평양 심해 열수구에서 분리해 낸 초고온성 고세균 NAI를 이용해 고효율의 바이오수소를 생산하는 기술이 개발됐는데, 그 핵심 기술을 국내 기술진이 최초로 개발해 화제다.

 

지금까지 알려진 다른 미생물의 최소 2배인 8개의 수소화효소군(hydrogenase cluster)을 보유, 단위당 수소추출량이 훨씬 클 뿐만이 아니라 일산화탄소, 전분, 개미산 등 다양한 기질(먹이)을 이용하여 바이오수소를 생산을 하는 기술이 순수 국내 기술로 개발됐다. 

 

한국해양연구원(원장 강정극) 해양·극한생물분자유전체연구단(단장 김상진)의 이정현, 강성균 박사팀이 지난 2004년부터 국토해양부 R&D사업으로 추진 중인 해양생명공학기술개발사업의 일환으로 개발에 성공한 이 기술은 국내 최초로 남태평양의 심해 열수구에서 분리해 낸 초고온성 고세균 NA1(써모코커스 온누리누스 Thermococcus onnurineus NA1)의 유전체 연구를 통해 이뤄졌다.

 

심해 열수구란 ??바다 밑의 오아시스?라 불리며, 심해저 화산활동의 결과 튀어 올라온 바닥의 갈라진 틈으로부터 내부 마그마에 의해 뜨거워진 바닷물이 분출되는 곳을 의미한다. 열수가 뿜어져 나오는 통로 주변에는 달라붙어 살고 있는 미생물들은 햇빛이 없어 광합성은 못하지만 열수구에서 나오는 황화수소 등을 산화시키는 화학합성의 방법으로 에너지를 얻는다. 이 미생물 중에는 80℃ 이상의 고온에서 사는 호열성(열을 좋아하는) 세균이 많아 이 세균들로부터 열에 견디는 효소를 추출하는 등 산업적으로 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

 

바이오수소 생산기술에서 활용한 초고온성 고세균 NA1는 80°C의 고온에서 생장하는 고세균의 일종으로 2002년 파푸아뉴기니 해역의 열수구지대에서 우리나라의 해양조사선박인 온누리호에 의해 채취됐다. NA1은 지난 2006년 이정현 박사 연구팀이 이 세균으로부터 초고온성 DNA 중합효소를 활용하는 기술을 개발하여 (주)바이오니아와 (주)쎄젠에 기술이전함으로써 언론의 주목을 받은 바 있다.

 

국내 최초로 분리, 배양, 동정된 NA1 고세균을 활용하여, 유전체분석, 대사경로를 분석을 완료하였으며, 그 결과 확보된 기반지식을 바탕으로 바이오수소를 생산한 기술로서 국내의 연구진에 의해 원천소재, 원천기술이 개발되어 세계 지적재산권 확보와 상용화가 가능하며, 현재 국내출원을 완료하고, 외국에 출원을 준비중이다. 

 

초고온 고세균 NA1을 활용, 일산화탄소와 같은 환경오염물질을 먹이원으로 배양하여 바이오수소를 생산하는 이 기술은 제조공정에서 일산화탄소를 배출하는 기업에게도 일산화탄소 저감의 획기적인 방안을 제시해 줄 전망이다.

 

최근 한국해양연구원, (주)엔솔테크, 한국에너지연구원, 한국기초과학연구원, 경희대, 서강대가 공동으로 실시한 경제성 분석에 따르면 NA1을 이용하여 일산화탄소로부터 1kg 수소생산 시에 0.8$의 제조단가가 소요되는 것으로 평가되어 기존의 kg당 3$ 이상이 소요되는 다른 방식(물분해 등)에 비해 경제성이 우수한 것으로 도출되었다.......계속