고려대 연구진, 메탄을 메탄올로 전환하는 기술 개발...네이처 촉매반응 게재

이산화탄소와 함께 지구온난화 주범으로 ‘메탄’이 꼽힌다. 이 때문에 소의 트림이나 방귀가 지구온난화를 일으킨다는 연구결과가 나오기까지 하고 있다. 이렇게 대기 중에 있는 메탄가스 이외에도 땅 밑에 매장돼 있는 메탄도 상당히 많아 지구상에서 가장 풍부한 가스 자원으로 꼽히기도 한다.

국내 연구진이 이런 메탄을 원유를 대체할 수 있는 유용한 물질인 메탄올로 전환시킬 수 있는 기술을 개발해 화제다.

고려대 화공생명공학과 이지원 교수팀은 메탄가스로부터 메탄올을 손쉽게 생산할 수 있는 인공 효소 나노입자를 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매반응’ 2일자에 실렸다.

현재 다양한 생활용품이나 산업용 소재를 만들 때 활용되는 탄화수소물은 원유를 원료로 생산되고 있다. 이들 대부분은 메탄올에서도 생산할 수 있기 때문에 고갈 가능성이 큰 원유를 대체할 수 있는 탄화수소 제조 원료로 메탄올에 대한 관심은 높아지고 있다. 문제는 메탄올을 생산하기 위해서 메탄가스를 이용하는 경우가 많은데 이 때 활용되는 화학적 산화공정은 에너지 소비량이 많고 환경오염 물질도 많이 유발되는데 반해 메탄올로 반응 전환율은 낮다는 단점이 있다.

이 때문에 많은 생물화학공학자들은 메탄산화세균을 이용한 메탄올 생산 바이오공정을 개발하려는 시도를 많이 하고 있다. 문제는 메탄산화세균의 고농도 배양은 물론 대량 생산이 쉽지 않아 이를 활용해 메탄올 전환 성공사례는 아직 보고되지 않고 있다.

연구팀은 유전공학 기술로 메탄산화효소의 핵심 활성 부위만 활용해 자연 상태의 메탄산화효소와 거의 같은 수준의 활성을 갖는 효소 나노입자를 개발하는데 성공했다. 이번에 개발한 효소 나노입자는 짧은 시간에 고농도로 쉽게 배양되는 대장균을 이용해 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 다공성 하이드로겔과 결합시켜 장시간 반복적으로 재사용도 가능하다는 장점이 있다.

이지원 교수는 “이번 연구는 문제점이 많은 기존 화학적 메탄 산화공정을 고효율의 바이오공정으로 대체할 수 있도록 했다”라며 “이번에 개발한 효소나노입자 기술을 확장하면 메탄올 생산 뿐만 아니라 여러 화학물질을 생산하는 물질을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr