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• UNIST·UC 버클리 연구진, CO2→부탄올 바꾸는 미생물 연속 공정 개발

  송고일 : 2026-01-28
  
  ▲ 미생물이 부탄올을 만들어내는 분업화된 공정. 좌측은 아세트산을 대사해 부탄올을 전환하는 대장균을 나타낸다.

  [에너지신문] 미생물에 이산화탄소를 먹여 친환경 연료인 부탄올을 생산하는 기술이 나왔다.

  UNIST 신소재공학과 김진현 교수는 미국 UC버클리 연구진과 함께 두 종류의 미생물을 단계적으로 사용해 이산화탄소를 부탄올로 바꾸는 연속 공정 시스템을 개발했다고 28일 밝혔다.

  탄소 중립이 시급한 과제로 떠오르면서 온실가스인 이산화탄소를 유용한 자원으로 바꾸는 기술에 관한 관심이 뜨겁다.

  그중 미생물을 이용한 기술은 미생물이 이산화탄소를 먹고 이를 소화해 유용한 물질로 다시 내뱉는 방식이라 친환경적이며 에너지 소모가 적고 귀금속 촉매도 필요 없다는 강점이 있다.

  연구팀이 개발한 미생물 전환 시스템은 두 미생물의 반응을 마치 공장의 연속 생산 라인처럼 연결해 이산화탄소로 부탄올을 생산한다.

  기체 전환에 능한 아세토젠균이 이산화탄소(CO₂)를 먹고 단순한 구조의 아세트산(CH₃COOH)을 1차 생산하면 복잡한 분자 합성에 특화된 대장균이 이를 이어받아 최종적으로 부탄올(C₄H₉OH)이 완성되는 구조다.

  단일 미생물만으로는 가스 상태의 이산화탄소를 섭취하고 이를 다시 복잡한 형태의 연료 분자로 바꾸는 데 한계가 있었는데 이를 ‘분업화’를 통해 해결한 것이다.

  또 연구팀은 대장균의 유전자를 조작해 부탄올 생산 효율을 약 3.8배 높였다.

  대장균이 아세트산을 ‘주식’으로 잘 먹을 수 있도록 하고 소화해서 만든 에너지를 부탄올을 만드는 데 더 많이 쓰도록 한 것이다.

  보통의 대장균은 아세트산을 잘 먹지 않거나 먹더라도 그 에너지를 자신이 생존하는 데에만 사용해 부탄올 생산 효율이 떨어진다.

  개발된 연속 공정 시스템은 외부에서 별도의 유기 탄소 공급 없이 오직 이산화탄

  소와 수소만을 투입해 90시간 이상 안정적으로 부탄올을 생산해 냈다.

  수소는 아세토젠균이 이산화탄소로 아세트산을 합성할 때 함께 쓰인다.

  김진현 UNIST 교수는 “원료 공급과 제품 생산이 끊임없이 이뤄지는 연속 배양 반응기 2대를 안정적으로 연동했다는 점에서 큰 의미가 있다”라며 “미생물의 대사 효율을 더 높이고 공정을 최적화한다면 화석 연료를 대체하고 탄소 중립 시대를 앞당기는 대안이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

  이번 연구는 UC 버클리 화공생명공학과 더글라스 클락(Douglas S. Clark) 교수, 화학과 페이동 양(Peidong Yang) 교수가 교신저자로, 김진현 교수가 제1저자로 참여했다.

  연구 결과는 국제학술지 ‘생물자원기술(Bioresource Technology)’에 지난달 24일 온라인 공개됐다.

  
  출처 : 에너지신문(https://www.energy-news.co.kr/)