박테리아-대사산물 영향 규명…바이오디젤 생산효율 획기적 향상

차세대 대체에너지로 각광받고 있는 바이오디젤의 대량생산 가능성이 열렸다. UST(과학기술연합대학원대학교·총장 이은우)는 빛과 이산화탄소를 이용해 광합성 하는 단세포생물인 미세조류를 활용해 바이오디젤의 생산효율성을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

이번 연구는 이지민 석사과정 학생(한국생명공학연구원 캠퍼스, 청정화학 및 생물학)이 1저자, 김희식 지도교수가 교신저자로 참여했으며, 연구 논문이 영국의 생물자원공학 분야 국제학술지 'Bioresource Technology' 3월호에 게재됐다.

연구팀은 이번 연구에서 분자유전학적 방법을 통해 미세조류 상호작용 박테리아에 의한 응집 촉진을 확인했으며, '플라보박테리움, 테리모나스, 스핑고박테리움' 속의 특정 박테리아와 그 대사산물의 영향으로 미세조류의 응집률이 기존보다 최대 92%까지 향상되는 획기적인 연구결과를 얻었다.

미세조류의 응집률이 높다는 것은 동일한 양의 담수에서 바이오디젤의 원료가 되는 미세조류 바이오매스의 수확률이 높다는 것을 의미한다. 지금까지 미세조류는 작은 크기와 낮은 성장률로 인해 수확에 어려움이 많아, 이를 효율적으로 수확하는 방법을 찾아내는 것이 중요한 연구 과제 중 하나였다. 미세조류를 수확하는 과정은 미세조류를 활용한 바이오매스 생산 총비용의 20~30%를 차지하며, 바이오매스를 바이오디젤로 전환하는 데에도 큰 영향을 미치는 중요한 과정이다.

이번 연구 결과는 박테리아와 미세조류의 상호작용이 미세조류 기반 바이오디젤 생산의 효율적 수확에 기여한다는 점을 시사한다. 이지민 학생은 "미세조류를 활용한 바이오디젤 생산은 전 세계적인 에너지 위기의 가능성 높은 대안으로 제시되고 있다"며, "이번 연구성과가 다양한 후속 연구로 이어져 우리나라가 바이오에너지 강국이 되었으면 한다"고 말했다.

김희식 교수는 "응집 효율 향상에 중요한 작용을 했던 박테리아 및 대사산물에 대한 추가 연구를 통해, 미세조류의 대량 배양 및 수확에 실제로 적용 가능한 스케일 업 기술을 개발할 예정"이라며, "바이오매스의 대량 생산 등 경제적 파급 효과가 클 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 국토의 면적이 크지 않고, 경작지 면적의 확대가 어려워 바이오매스 작물의 재배에 불리한 우리나라는 바이오매스 기술에서의 우위 확보가 중요하다. 우리나라는 현재, 차세대바이오매스연구단 등에서 미세조류 바이오매스 생산을 위한 기초 및 원천 기술 개발을 성공적으로 수행하고 있으며, 앞으로 국내에 이를 실증 규모로 검증할 수 있는 테스트베드가 필요한 상황이다.

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