바이오인

바이오연료 후보 미생물 찾았다

기존 미생물보다 빨리 증식하고 바이오연료 2배 생산 가능

□환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 기존 미생물(미세조류)보다 빠르게 증식하며 바이오연료*를 2배 생산할 수 있는 자생 미생물을 최근 배양하는 데 성공했다고 밝혔다.

* 미생물, 식물, 동물 등의 생물체(바이오매스)를 통해 생산한 연료(바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스)를 뜻함

○ 국립생물자원관 연구진은 2020년 경남 달성군 낙동강 수변에서 난배양성 자생 미생물 ‘슈드아나배나 뮤시콜라 지오0704(이하 지오0704)’를 채집한 뒤에 2021년 2월부터 최근까지 관련 연구(환경 마이크로바이옴*)에 들어갔다.

* 수생태계, 동물의 장기 등 특정 환경에 존재하는 미생물(곰팡이, 원핵생물 및 바이러스 등)의 집합을 설명하는 데 사용되는 용어

○ 연구진은 ‘지오0704’의 배양에 성공*했으며, 빠른 생육 특성을 보이는 이 미생물이 바이오연료로 활용될 가능성이 높은 것을 확인했다.

* 세포의 길이가 3㎛ 이하로 매우 작아 순수 분리하기가 어렵고, 최적의 생장 조건 등이 알려져 있지 않아 응용 연구가 거의 없었음

□ 자생 미생물인 지오0704의 가장 큰 특징은 매우 빠르게 증식하는 것으로 기존에 연구된 미생물(미세조류)이 일반적인 광배양 조건에서 수확까지 3주 정도 소요되는데 비해 이 미생물은 1주 이내에 수확할 수 있다.

□지오0704의 빠른 생육은 발효 과정 등을 통해 바이오연료(바이오디젤과 바이오에탄올)를 생산하는 미생물로 활용될 수 있다.

○ 연구진은 이 같은 특성에 착안하여 최윤이 고려대 교수 연구진과 함께 지오0704의 바이오연료 생산량을 늘리는 최적의 배양조건을 찾는 연구를 수행했다.

○ 그 결과, 혼합영양 배양 과정에서 휘발성지방산 중 아세트산나트륨을 첨가했을 때 최적의 배양 기간을 4일까지 단축시켰고, 부틸산을 첨가했을 경우 1일당 바이오연료 생산량이 2배 이상 향상되는 것을 확인했다. 이는 일반적인 미생물(미세조류)의 상위 20% 이내에 해당하는 바이오연료 생산성을 보인 것이다.

○ 특히, 아세트산이나 부틸산은 음식물쓰레기와 같은 유기물이 분해될 때 얻을 수 있는 물질로 포도당과 같은 값비싼 재료를 배양과정에서 쓰지 않기 때문에 바이오연료 생산 비용이 절감되고 자원순환에도 기여할 것으로 기대된다.

○ 연구진은 아세트산을 활용한 바이오연료 생산 연구 결과를 에스씨아이이(SCIE) 학술지인 한국미생물공학회지 제이엠비(JMB) 10월호에 게재했으며, 부틸산을 활용한 바이오연료 생산향상 결과는 바이오연료 관련 저명 학술지인 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)에 게재할 예정이다.

□ 한편, 국립생물자원관은 지오0704의 특성을 유전체* 수준에서 밝히는 연구를 추가로 진행하여 향후 생산성 증대를 위한 유전공학 연구에 활용될 수 있는 기반을 마련할 계획이다.

* 한 개체의 총 염기서열로, 한 생물종의 거의 완전한 유전 정보의 총합

□ 김창무 국립생물자원관 미생물자원과장은 “미세조류는 이산화탄소를 흡수하는 온실가스 저감효과도 있어 차세대 바이오연료 소재로 유망한 생물”이라며, “앞으로 다양한 연구를 통해 실제 바이오연료로 활용하는 방안을 연구할 계획이다”라고 밝혔다.

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 연구이야기

붙임1. 바이오연료 후보 자생 미세조류 사진

붙임2. 자생 미세조류를 활용한 바이오연료 생산성 연구 결과

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