우리대학 차형준(해양대학원) 교수 연구팀은 재조합 탄산무수화 효소를 이용하여 온실가스인 이산화탄소를 고부가가치 소재인 탄산화합물로 직접 전환하는 실용적인 기술을 세계 최초로 개발했다. 형성된 탄산화합물은 제지, 플라스틱, 고무, 시멘트 등 다양한 산업용 소재로 활용될 뿐 아니라 칼슘보조제, 인공뼈 등의 건강 및 의료용 소재로도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 나이세리아 고노레아(Neisseria gonorrhoeae)라는 미생물의 탄산무수화 효소가 높은 활성을 지니고 있다는 사실에 주목했으며, 이 효소의 유전자를 재설계하여 대장균에서 대량 생산하는 기술을 구축했다. 이렇게 대량생산된 재조합 탄산무수화 효소는 기존에 주로 상업적으로 사용되던 소 혈청의 탄산무수화 효소와 유사한 높은 활성을 나타냈으며 기체 상태의 이산화탄소를 수용액 상에서 탄산칼슘 결정 침전물로 전환시키는 일련의 과정에 성공적으로 적용됐다.
이번에 개발된 재조합 탄산무수화 효소를 통한 이산화탄소 전환 기술은 기존 효소를 대체하여 저비용, 고효율로 대기 중의 이산화탄소를 저감하는데 활용될 수 있다. 또한, 정제하기 전 단계의 효소 혼합물도 정제된 재조합 탄산무수화 효소와 비교할만한 높은 활성을 나타냄을 확인했다. 이로써 추후 더욱 경제적인 재조합 생물 촉매를 활용한 이산화탄소의 탄산화합물 전환 시스템을 구축할 수 있는 발판이 마련됐다.
차 교수는 “현재, 세포 자체를 촉매로 이용하는 재조합 전세포 촉매 개발이 성공적으로 진행 중에 있으며 이를 통하여 더욱 실제적이고 경제적인 이산화탄소 전환 공정의 개발이 이루어질 것이다.”라고 추후 전망을 밝혔다.
한편 이번 연구는 국토해양부가 추진하는 해양생명공학기술사업의 ‘해양바이오산업신소재기술개발’과 포항산업과학연구원의 그린사이언스 사업의 지원을 받아 수행됐고, 연구결과는 환경 분야의 저명학술지인 <케모스피어(Chemosphere)> 온라인 속보(3월 5일)에 게재됐으며, 특허로도 출원되어 지식재산권이 확보됐다.