유전자조작 고효율 '수소생산균' 개발

국내 연구진이 서해안에서 찾아낸 수소 생산 광합성 박테리아의 유전자를 조작해 미래 청정에너지로 주목받는 수소 생산 능력이 야생종보다 최대 10배 뛰어난 박테리아를 만드는 기술을 개발했다.

한국에너지기술연구원 수소에너지사업단 김미선 박사와 서강대 이정국 교수, 제노텍 임시규 박사팀은 3일 서해 광양만에서 찾은 광합성 세균(Rhodobacter sphaeroides KD131)의 유전자를 두 단계에 걸쳐 변형, 수소 생산능력을 6~10배 높이는 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구진은 또 이 세균의 유전체 지도를 완성, 미국 유전자정보센터(NCIB Genebank)에 등록하고 국제학술지 '세균학 저널(Journal of Bacteriology)'에 발표했으며 관련 기술에 대한 특허 3건도 등록했다.

수소에너지는 화석연료를 대체할 미래 청정에너지로 주목을 받고 있으나 아직 경제성 있고 환경친화적 생산법이 개발되지 않아 세계 각국에서 경쟁적으로 관련 연구가 수행되고 있다.

일본과 유럽 등 기술 선진국에서도 광합성 세균의 배양공정 개선을 통한 수소 생산 능력 향상에 초점을 둔 연구가 진행돼 왔으나 수소 생산성을 높이는 데에는 한계가 있었다.

광합성 박테리아 자체의 수소 생산능력에 한계가 있는데다 태양빛을 이용하기 때문에 기후나 계절의 영향으로 수소 생산량이 달라지고 특히 밤처럼 빛이 없을 때에는 수소를 만들 수 없기 때문이다.

광합성 세균은 글루코스 같은 유기물을 흡수하고 빛을 이용해 성장에 필요한 양분과 에너지를 만들어내며, 불필요한 잉여에너지는 수소화효소나 질소화효소를 이용해 다시 수소를 만들어 배출하게 된다.

김미선 박사는 "KD131은 두 가지 유전자 변형으로 수소 생산능력이 각각 3~5배, 2배 향상됐다"며 "두 효과를 결합시키면 수소 생산능력을 야생형 박테리아보다 6~10배 높일 수 있다"고 말했다.

그는 이어 "이 연구결과는 장기적으로 수소에너지의 현실적 응용을 지연시키는 낮은 생성효율을 극복하게 함으로써 수소에너지 이용의 현실화를 앞당길 수 있는 바탕을 마련해 줄 것"이라고 말했다.

그는 또 "KD131은 국내에서 분리된 균주로 특허권도 에너지기술연구원이 보유하고 있어 향후 기술이전과 실용화 단계에서 대상 균주로 사용하기 적합하다"며 "단기적으로는 유기성 폐기물 처리에 활용할 수 있고 장기적으로 수소경제시대가 오면 바로 상용화도 가능할 것"이라고 덧붙였다.