[진화하는 R&D현장] 고려대 화공생명공학과, 이산화탄소 저감 '효소코팅 기술' 연구 선도

국제협력

고려대학교 화공생명공학과 김중배 교수(사진) 연구팀은 지구온난화에 직접 영향을 미치는 온실가스를 저감하는 녹색 신기술의 개발 및 응용에 선구자적 역할을 하고 있다.

이산화탄소 저감을 위해 현재 전 세계적으로 가장 많은 연구가 진행되고 있는 분야는 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이다. 또 이산화탄소를 탄산칼슘 및 생분해성 고분자와 같은 유용한 자원으로 재생산하기 위해 이산화탄소의 전환 및 활용(CCU)에 대한 연구가 새로 부각되고 있다. 김중배 교수팀은 온실가스인 이산화탄소()의 전환공정개발을 위한 효율적인 효소 고정화 및 안정화 기술에서 값진 성과물을 얻어내겠다는 각오다.

최근에는 CCU 기술에 생명공학 기술을 융합하려는 많은 노력이 전개되고 있다. 이런 연구의 일환으로 생체 내의 다양한 반응을 촉진하는 물질인 효소와 관련된 연구가 주목받고 있다. 효소는 특정한 하나의 반응만을 수행하기 때문에 부산물 없이 원하는 생성물만을 얻을 수 있다. 또 빠른 반응속도로 인해 광범위한 촉매 반응 분야에 응용할 수 있는 이점이 있다. 문제는 효소의 짧은 수명으로 인해 그 유용성이 제한되고 있다는 점이다.

김 교수팀은 담체(carrier) 표면에 기존 방식과 차별되는 획기적인 효소 고정화 및 안정화 기술인 ‘효소코팅’ 방식을 연구하고 있다. 일반적인 효소 고정화 기술은 효소를 고정화할 수 있는 담체에 효소를 단순 흡착시키거나 공유 결합을 통해 부착시키는 방법을 이용한다. 하지만 효소코팅 기술은 가교결합체를 이용해 담체 표면에 수많은 효소들을 다층으로 쌓아 올리는 기술이다. 이런 효소코팅 방식을 기반으로 이산화탄소를 중탄산염 이온으로 변환시키는 ‘탄산무수화효소’를 안정화하는 연구를 진행 중이다. 이렇게 생성된 중탄산염은 탄산칼슘이나 효소를 이용해 메탄올로 전환될 수 있다. 김 교수는 “기존 연구를 통해 다양한 효소들의 초기 활성이 수개월 및 1년 동안 지속적으로 유지되는 결과를 얻을 수 있었다”며 “이런 기술을 탄산무수화효소에 적용해 이산화탄소의 전환 속도를 증가시키고 효소 활성을 크게 안정화할 수 있을 것”이라고 강조했다. 이 연구는 향후 이산화탄소를 효율적으로 전환해 다양한 유용 물질로 전환함으로써 온실가스 저감뿐 아니라 이를 활용한 다양한 공정에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.