* 탄산무수화효소: 이산화탄소를 물과 반응시켜 탄산으로 빠르게 전환시키는 효소로, 전환된 탄산은 양이온과 반응해 탄산화합물을 형성함

포스텍(총장 김용민) 화학공학과/해양대학원 차형준 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 국토해양부가 추진하는 해양생명공학기술사업의 ‘해양바이오산업신소재기술개발’과 포항산업과학연구원의 그린사이언스 사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 환경분야의 저명학술지인 ‘케모스피어(Chemosphere)’ 온라인 속보(3월 5일)에 게재되었다. 이번 연구결과는 특허로도 출원되어 지식재산권이 확보되었다.

ㅇ 형성된 탄산화합물은 제지, 플라스틱, 고무, 시멘트, 페인트, 치약 등 다양한 산업용 소재로 활용될 뿐 아니라 칼슘보조제, 인공뼈 등의 건강 및 의료용 소재로도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

ㅇ 대기 중의 이산화탄소는 자연계에서 바이오미네랄화*를 거쳐 탄산화합물로 전환되어 저장된다. 차교수 연구팀은 이러한 바이오미네랄화 기작의 모방과 함께 분자생명공학기술을 접목하여 기존에 대기로부터 격리하고자 했던 이산화탄소를 부가가치가 높은 탄산화합물로 생물학적으로 전환하는 기술을 개발하였다.

* 바이오미네랄화 : 생명체가 외부에서 유기물(단백질, 탄수화물 등)과 무기물(미네랄 등)을 받아들여 생리활성을 통해 구조물(해양생물의 껍질이나 포유류의 뼈 등)을 만드는 과정

이산화탄소를 탄산화합물로 전환시키는데 활용된 탄산무수화효소는 이산화탄소를 물과 반응시켜(수화, hydration) 탄산으로 전환시키며 지금까지 알려진 효소 중에서 가장 활성속도가 빠르다. 이산화탄소의 수화는 자연적으로는 매우 느리지만 탄산무수화효소는 이 반응을 약 천만 배 (~107) 빠르게 촉진시킨다.

ㅇ 그러나 기존의 탄산무수화효소는 소의 혈청에서 추출한 것으로서 그램 당 약 3백만원이라는 고비용으로 실제적으로는 활용되지 못하고 있다. 이번에 개발된 대량생산이 가능한 재조합 탄산무수화효소를 통한 이산화탄소 전환 기술은 기존 효소를 대체하여 저비용, 고효율로 대기 중의 이산화탄소를 저감하는데 활용될 수 있다.

ㅇ차형준 교수는 “본 연구는 온실가스인 이산화탄소를 고부가가치 탄산화합물로 실제적으로 직접 전환하는데 대량생산이 가능한 재조합 탄산무수화효소를 세계에서 처음으로 적용한 기술이다. 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 연구의의를 밝혔다.