이번 연구성과는 세계적 학술지인 네이처 9월 30일 온라인판에 게재됐다.
지금도 미생물을 이용해 휘발유를 만드는 기술이 없지는 않다.
지난 2010년 미국이 사이언스지에 발표한 미생물을 이용한 Bio-Alkane은 탄소사슬의 길이가 13-17개인 바이오 디젤에 해당한다.
이 바이오 디젤을 끓는점이 높은 중질유를 분해해 끓는점이 낮은 경질유로 전환하는 크래킹 과정을 거쳐야 비로소 휘발유를 얻을 수 있었다.
그많큼 비용과 시간이 많이 드는 문제가 있었다.
그러나 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 이런 별도의 크래킹 없이 바로 휘발유를 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.
연구팀은 대사공학기술을 미생물에 적용해 지방산 합성을 저해하는 요소를 제거하고 지방산의 길이를 원하는 목적에 맞게 조절할 수 있는 효소를 새로 발견했다.
이렇게 개량된 효소를 이용해 미생물에서 생산하기 어려운 짧은 길이의 지방산 생산에 성공했다.
또 세포내에서 생산된 짧은 길이의 지방산 유도체로부터 가솔린을 생산할 수 있는 추가 대사반응과 생물체 내에는 존재하지 않는 식물유래의 신규 효소를 포함하는 합성 대사경로를 도입해 최종 대장균주를 개발했다.
연구팀은 이 대장균주를 나무 찌꺼기나 잡초 등 먹을 수 없는 바이오 매스에서 배양해 만들어 낸 배양액 1리터에서 가솔린 580mg을 얻었다.
이 가솔린은 리터로 환산하면 0.82ml 정도로 양이 아주 적지만 크래킹 과정없이 대장균주가 직접 휘발유를 만들도록 하는 새로운 기술이라고 연구팀은 밝혔다.
연구팀은 이 기술을 활용하면 바이오 연료나 계면활성제, 윤활유 등으로 이용할 수 있는 알코올과 바이오 디젤도 생산할 수 있다고 소개했다.
원유를 기반으로 하는 화학산업을 바이오 기반의 화학산업으로 대체하는 기반도 될 수 있다는 것이다.
이상엽 교수는 “아직은 생산효율이 낮지만 미생물을 대사공학적 방법으로 개량해 가솔린을 처음으로 생산하게 된 의미있는 연구결과”라고 말했다.
연구팀은 앞으로 미생물이 가솔린을 생산하는 생산성과 수율을 더 높이는 연구를 계속하기로 했다.
최용준 박사가 제 1 저자로 참여한 이 교수팀의 연구성과는 세계적 학술지인 네이쳐 30일 온라인판에 게재됐다.