- KAIST·UNIST, 매립지 환경서 소재별 분해 속도 차이 확인

- 플라스틱 분해 미생물·효소 후보 발굴, 폐기물 처리 활용 기대

매립지 유래 혐기 환경에서 생분해성 플라스틱 분해 비교(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]
매립지 유래 혐기 환경에서 생분해성 플라스틱 분해 비교(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 친환경 소재로 각광받는 생분해성 플라스틱도 종류에 따라 분해 속도가 천차만별인 것으로 나타났다. 어떤 플라스틱은 불과 17일 만에 99.9%가 분해됐지만, 다른 플라스틱은 320일이 지나도 분해율이 2.7%에 그쳤다.

KAIST는 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 이창수 교수팀과 공동으로 산소가 없는 매립지 환경에서 생분해성 플라스틱의 분해 특성을 규명하고, 분해에 관여할 가능성이 있는 미생물과 효소 후보를 찾아냈다고 10일 밝혔다.

연구팀은 대표적인 생분해성 플라스틱인 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 등 3종을 매립지 침출수에 넣고 산소가 없는 35℃ 환경에서 최대 320일간 분해 실험을 진행했다.

그 결과 PHB는 불과 17일 만에 99.9%의 무기화율을 기록했다. 무기화율은 플라스틱에 포함된 탄소가 미생물 활동을 통해 메탄이나 이산화탄소 등으로 전환된 비율로, 실제 생분해 정도를 나타낸다.

PLA는 초기 약 20일간 분해가 지연됐지만 이후 서서히 분해돼 320일 만에 83.6%를 기록했다. 반면 PBAT는 같은 기간 2.7%에 그쳤다. 비교 대상으로 사용한 일반 플라스틱인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 0.4%에 불과했다.

특히 주로 고온 퇴비화 조건에서 잘 분해되는 것으로 알려진 PLA가 35℃의 산소 없는 환경에서도 상당한 수준으로 분해됐다는 점이 눈길을 끈다.

연구팀은 플라스틱 분해에 관여하는 미생물의 활동도 추적했다. 미생물의 DNA와 RNA를 함께 분석하는 메타게놈·메타전사체 기술을 활용해 플라스틱 표면에 달라붙은 미생물의 유전자 활동을 살펴봤다.

분석 결과 미생물 유전체 238개 중 118개에서 PHB 또는 PLA 분해효소 후보 유전자가 발견됐다. 이 가운데 실제 유전자 발현이 확인된 유전체는 49개였다.

명재욱(왼쪽부터) KAIST 건설및환경공학과 교수, 최신형 스위스연방수생과학기술연구소 박사후연구원, 이창수 UNIST 교수, 최형민 홋카이도대학교 박사후연구원.[KAIST 제공]
명재욱(왼쪽부터) KAIST 건설및환경공학과 교수, 최신형 스위스연방수생과학기술연구소 박사후연구원, 이창수 UNIST 교수, 최형민 홋카이도대학교 박사후연구원.[KAIST 제공]

다만 연구팀은 유전자 활동이 확인됐다고 해서 해당 미생물이나 효소가 실제 플라스틱을 분해한다고 단정할 수는 없다고 설명했다. 향후 추가적인 기능 검증이 필요하다.

이번 연구는 생분해성 플라스틱의 친환경성을 평가할 때 소재 자체의 특성뿐 아니라 실제 버려지는 환경까지 고려해야 한다는 점을 보여준다.

향후 매립지 환경에 적합한 플라스틱 소재 선정과 생분해성 평가 기준 마련은 물론, 유기성 폐기물의 바이오가스 생산과 플라스틱 분해 미생물·효소 개발에도 활용될 것으로 기대된다.

명재욱 KAIST 교수는 “생분해성 플라스틱도 어디에 버려지고 어떤 미생물이 활동하느냐에 따라 분해 정도가 크게 달라진다”며 “이번 연구가 폐기 환경에 맞는 생분해성 평가 기준을 마련하고, 플라스틱을 분해할 미생물과 효소를 찾는 데 도움이 되길 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 10월 20일자에 게재됐다.

논문 확인: Nature Communications 원문. 2026년 10월 20일 발표된 연구로 확인됐다.

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nbgkoo@heraldcorp.com