농진청, 바이오에탄올 생산 위한 ‘미생물’ 연구 박차

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변재흥
등록 2011-04-19 17:18:00

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초식동물 배설물에서 바이오에탄올 당화효소 생산 미생물 분리

농촌진흥청은 바이오에탄올 생산공정에서 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 분해하는 효소활성이 기존 균주보다 2배 이상 높은 미생물 균주 7종을 초식동물 배설물에서 찾았으며, 이들 균주를 이용해 당화효소를 자체적으로 개발하고자 박차를 가하고 있다고 밝혔다.

최근 화석연료 고갈에 따른 대체 연료로 옥수수 등 전분작물을 이용한 바이오에탄올 생산이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 이 과정은 식량작물과 경합되어 국제 곡물가격 상승의 원인으로 지적되고 있다.

이러한 식량작물과의 경합을 줄이기 위해 최근 2세대 바이오에탄올 생산 원료인 셀룰로오스계 바이오에탄올 작물과 에탄올 전환기술 연구가 주목받고 있다.

셀룰로오스계 바이오에탄올 생산공정은 리그닌을 제거하고 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 가수분해하기 쉽게 해체하는 전처리과정, 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 단당류로 가수분해하는 당화과정, 당을 에탄올로 전환하는 발효과정, 에탄올의 순도를 높이기 위한 증류과정을 거쳐야 한다.

따라서 기존의 전분 바이오에탄올 생산공정에 비해 전처리과정이 추가되고, 당화과정에 필요한 셀룰라아제 상용 효소의 가격이 비싼 편이라 대량생산 및 상업화가 쉽지 않은 상태다.

세계 최대 효소생산 기업인 덴마크의 노보자임스도 2010년 현재 에탄올 1갤런을 생산하는 데 필요한 효소 비용인 0.5달러(리터 당 약 141원)를 2015년까지 갤런 당 0.3달러(리터 당 약 87원)로 낮추는 연구를 추진 중이다.

우리나라에서도 이를 해결하기 위해 농촌진흥청 바이오에너지작물센터는 2010년 서울대공원 동물복지과에서 59종의 초식동물 배설물을 분양받아 섬유질 분해 세균을 찾기 위해 연구를 추진했다.

그 결과, 섬유질 분해 세균 108 균주를 순수 분리했으며, 분해 활성을 측정해 최종적으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해 능력이 우수한 균주 4종과 3종을 각각 선발했다.

셀룰로오스 분해능력 우수균주는 기린과 1종(H4-3), 토끼과 1종(H9-1), 솟과 2종(H12-2, H13-1)이었으며, 헤미셀룰로오스의 경우 코뿔소 2종(H10-1, H10-2)과 캥거루과 1종(H25-4)을 선발했다. 이들 균주는 기존의 대조 분해균주 5종보다 2배 이상 높은 효소활성을 가지는 것으로 나타났다.

농촌진흥청 바이오에너지작물센터 안승현 연구사는 “앞으로 이들 균주를 이용해 셀룰로오스 분해효소를 생산하는 유전자를 탐색하고 이로부터 얻어지는 단백질인 셀룰라아제 효소를 분리.정제하는 과정을 거쳐 바이오에탄올 생산의 유용성을 보다 면밀히 연구할 계획이다”고 말했다.

농촌진흥청 바이오에너지작물센터 서세정 소장은 “셀룰로오스 분해 미생물 연구가 진전돼 개발된 효소를 당화공정에 실제로 이용하게 된다면 바이오에탄올 생산비용 절감과 원천기술 확보, 에너지 자립 등 국익에 큰 도움이 될 것이다”고 밝혔다.

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