환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 최근 온실가스인 이산화탄소를 흡수하고 대사물질로 ‘아세트산’을 만드는 ‘아세토젠(acetogens)’ 혐기성 미생물 5종을 발견하고 이를 분리하는데 성공했다고 밝혔다.

아세토젠은 이산화탄소나 일산화탄소와 같은 탄소원자(C1) 기반 기체를 우드-융달 대사회로(현재까지 자연계에 존재하는 이산화탄소 대사회로 중 가장 에너지효율이 높은 대사회로)를 통해 아세트산(빙초산으로 불리며, 조미료 및 유기화합물의 제조에 사용)으로 전환할 수 있는 미생물을 말한다.

국립생물자원관은 올해부터 최근까지 지속가능한 친환경 탄소 자원화 원천기술 개발의 하나로 카이스트(조병관 교수) 및 원광대학교(김종걸 교수) 연구진과 국내 하천 및 저수지 등에서 이번 아세토젠 미생물 5종(AC1~5, 가칭)을 찾아내 분석했다.

미생물 5종 중 에이씨1(AC1)은 기존에 분리된 미생물들과는 유사도가 낮은 클로스트리디아쎄이(Clostridiaceae)과에 속하는 신종이며, 에이씨2(AC2), 에이씨3(AC3)는 아나에로콜룸나(Anaerocolumna)속, 에이씨4(AC4), 에이씨5(AC5)는 클로스트리디움(Clostridium)속으로 동정됐다.

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연구진은 이들 미생물 5종이 이산화탄소를 이용하여 아세트산을 얼마만큼 생산하는지 분석했다.

분석 결과, 에이씨1(AC1)의 경우 대표적인 아세토젠 미생물로 알려진 ‘클로스트리디움 융달리’와 유사한 아세트산 생산량을 갖춘 것으로 나타났다.

융달리는 2000년대 초반부터 이산화탄소, 일산화탄소를 바이오에탄올로 전환하는데 생체촉매로 활용하고 있는 대표적인 아세토젠 미생물이다.

연구진은 이번에 확보한 아세토젠 미생물 5종에 대한 유전체를 분석해 게놈지도를 완성하고, 유전체 정보를 국내 산업계 및 학계에 제공할 예정이다.

세계적으로 유전체가 해독된 아세토젠 미생물이 16종에 불과하여 이번에 발견한 미생물 5종의 유전체 정보가 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 아세트산을 생체촉매로 활용하여 이산화탄소를 바이오에탄올과 같은 화학연료로 만들 수 있는 ‘씨1 가스 바이오리파이너리(C1 gas bio-refinery) 기술의 핵심 기반이 될 수 있다.

바이오리파이너리는 이산화탄소나 일산화탄소 같은 ‘탄소원자 기반 기체(C1 가스)’를 아세트산과 같은 다양한 생체촉매를 이용하여 고부가가치 물질로 전환·정제하는 과정에서 생체촉매를 활용한 공정이다.

최근 미국 민간기업인 란자테크(Lanza Tech)에서는 이 기술에 대해 실증단계를 끝내고 사업화에 나서고 있다.

연구진은 이번 연구가 미생물을 활용한 온실가스 저감 청정에너지 개발 등 녹색산업 발전에 도움이 될 수 있을 것으로 예상하고 있다.

아세토젠 미생물들을 이용하면 이들 미생물에서 나온 아세트산을 응용하여 화학연료를 생산할 수 있어 산업적 잠재력이 매우 높다.

다만 아세토젠 미생물은 배양조건이 복잡하고, 미생물 특성에 대한 분석이 완전하지 않아 미국, 유럽 등 일부 국가에서만 이를 활용할 수 있는 지적재산권을 가지고 있다.

이병희 국립생물자원관 유용자원분석과장은 “우리나라 자생환경에서 온실가스를 흡수해 유용한 대사물질을 만드는 미생물을 지속적으로 찾아내 지적재산권을 확보하겠다”라며, “이번 신규 아세토젠 미생물 5종의 유전체 분석 및 균주개량을 통해 온실가스 저감을 위한 원천기술을 확보함으로써 탄소중립 시대에 우리나라의 기술 자생력을 강화하겠다”고 밝혔다.