- UNIST·서울대 공동연구

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[헤럴드경제=구본혁 기자] 철강산업 현장에서 배출되는 폐가스를 별도의 사전처리 없이 화학원료로 만들 수 있는 효소가 개발됐다.

한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 김용환 교수), 서울대학교 이형호 교수 공동 연구팀이 일산화탄소 전환효소(CODH)에 단백질 설계기술을 적용, 철강 산업 폐가스를 화학원료로 만들 수 있는 고효율·고안정성 효소를 개발했다고 15일 밝혔다.

독성물질이 혼합돼 방출되는 산업 부생가스 중 일산화탄소를 다른 용도로 사용하기 위해 고순도로 정제하려면 분리공정에 상당한 비용이 필요하다.

별도의 공정 없이 화학 물질을 생산하기 위해서는 일산화탄소 전환효소가 필요하지만, 일반적으로 발견되는 자연형 일산화탄소 전환효소는 공기에 취약해 실제 폐가스 등에 적용하는 것은 한계가 있었다.

연구팀은 일산화탄소 전환효소의 3차원 입체구조를 구현, 자연계에 존재하는 모든 일산화탄소 전환효소에서 공통적으로 발견되는 산소전달 핵심부위를 인공적으로 재배열해 산소가 있어도 빠른 속도로 촉매반응을 할 수 있는 효소를 개발하는 데 성공했다.

효소 분자의 3차원 입체구조를 기반으로 재설계된 효소는 선택적으로 산소 분자의 이동을 차단해 안정성을 개선했다.

일산화탄소 전환효소 CODH의 기질통로.[UNIST 제공]
일산화탄소 전환효소 CODH의 기질통로.[UNIST 제공]

특히 재설계된 효소를 통해 전처리되지 않은 모든 폐가스를 화학원료로 직접 전환할 수 있는 성능을 확인했으며, 이를 대량의 개미산으로도 생산할 수 있는 가능성을 입증했다.

개미산은 가장 간단한 형태의 유기산으로, 현재는 피혁, 방부제, 제설제 등의 다양한 용도로 사용되고 있다. 향후 수소저장운반체 및 이산화탄소 저장체로서 시장창출이 기대되고 있다.

연구팀은 “산소안정성을 높여 공기 수준의 산소가 포함된 환경에서도 활성이 유지되는 효소 개발이 필요하며, 이 효소를 산업현장에서 장기간 안정적으로 적용할 수 있는 반응공학적 기술 개발이 선행되어야 한다”고 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행된 화학화공 분야 국제학술지 ‘네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)’에 표지논문으로 선정돼 9월 12일 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com