[이미디어= 김한결 기자] 기후위기의 주범인 온실가스 메탄을 친환경 산업소재로 전환하는 길이 열렸다. 한국생명공학연구원(원장 권석윤) 국가바이오파운드리사업단 이승구 박사 연구팀이 자동화 기반의 바이오파운드리(workflow) 기술을 활용해 메탄을 고부가가치 바이오소재 이소프렌(Isoprene)으로 바꾸는 데 성공했다.

메탄은 이산화탄소보다 84배나 강력한 온실효과를 유발하지만, 자연적으로 흡수되는 경로가 매우 제한적이다. 이번 연구는 이 같은 메탄을 ‘온실가스 감축’과 ‘친환경 산업자원 확보’라는 두 과제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적 기술로 평가된다. 

 

▲ 연구팀 사진(좌측 공동교신저자 이혜원 박사. 가운데 제1저자 Georgii Emelianov, 우측 연구책임자(교신저자) 이승구 박사

자동화로 실험 속도 36배↑, 효소 성능 4.5배 향상
연구팀은 수천 건의 실험을 자동으로 처리할 수 있는 확장형 반자동화 실험 체계를 구축했다. 기존 수작업 실험 대비 단계별 속도를 최대 36배까지 향상시켰고, 동시에 단백질 변이체 수백 종을 신속하게 제작·평가할 수 있게 했다.

이 기술을 이용해 이소프렌 합성 효소(IspS)의 반응 효율은 기존보다 최대 4.5배 높아졌으며, 열 안정성도 크게 개선됐다. 개량된 효소를 메탄자화균에 도입한 결과, 메탄을 이소프렌으로 바꾸는 생산성이 현저히 향상됐다.

이소프렌은 타이어, 접착제, 연료첨가제 등 산업 전반에 폭넓게 사용되는 핵심 소재로, 기존 화석연료 기반 생산 방식을 대체할 친환경 해법으로 주목받는다.

이번 연구는 미국 에너지부 산하 Agile BioFoundry와의 공동 프로젝트로 수행됐다. 연구책임자 이승구 박사는 “계산 설계, 자동화 실험, 대규모 데이터 분석을 하나로 통합한 확장형 워크플로를 구축했다”며 “AI 기반의 정밀 설계와 데이터 학습으로 바이오제조의 디지털 전환을 가속할 것”이라고 말했다.

공동교신저자 이혜원 박사는 “메탄을 자원으로 전환하는 바이오파운드리 기술은 글로벌 기후 위기 대응에 새로운 돌파구가 될 것”이라고 강조했다.

이번 연구 결과는 세계적 과학저널 『Trends in Biotechnology』(IF 14.9) 9월 12일에 온라인으로 게재됐다.

용어 한눈에 보기
바이오파운드리(Biofoundry): 자동화 로봇과 AI를 융합한 첨단 생명공학 인프라. 생물 설계–제작–시험–학습(DBTL) 과정을 자동화해 실험 효율을 극대화.
이소프렌(Isoprene): 고무, 접착제, 연료첨가제 등에 쓰이는 화학 원료.
메탄자화균(Methanotroph): 메탄을 에너지원으로 삼는 미생물. 메탄 저감형 바이오 생산 기술의 핵심 소재.

 

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