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심해열수구 미생물이 에너지를 책임진다 백경희 |
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국토해양부는 국내 최초로 남태평양의 심해 열수구에서 분리해 낸 초고온성 고세균 NA1(써모코커스 온누리누스 Thermococcus onnurineus NA1)을 이용하여 고효율의 바이오수소를 생산하는 핵심기술을 개발하는 데 성공하였다고 밝혔다.
이번 연구는 그간 국토해양부가 자체 R&D사업으로 추진중인 해양생명공학기술개발사업의 괄목할만한 연구성과로 평가된다. NA1는 80°C의 고온에서 생장하는 고세균의 일종으로 ‘02년 파푸아뉴기니 해역의 열수구지대에서 우리나라의 해양조사선박인 온누리호에 의해서 채취되었다.
NA1의 유전체분석결과 지금까지 알려진 다른 미생물의 최소 2배인 8개의 수소화효소군(hydrogenase cluster)을 보유하고 있어 단위당 수소추출량이 훨씬 클 뿐만이 아니라 일산화탄소(CO), 전분(starch), 개미산(formate) 등 다양한 기질(먹이)을 이용하여 바이오수소를 생산을 할 수 있어 활용성이 매우 뛰어난 것으로 밝혀졌다.
또한 일산화탄소와 같은 환경오염물질을 먹이원으로 배양할 수 있어 제조공정에서 일산화탄소를 배출하는 기업에게도 일산화탄소 저감의 획기적인 방안을 제시해 줄 전망이다.
한국해양연구원 김상진 박사팀은 연구결과를 국제권위지인 Journal of Bacteriology(임팩트 4.0, 미생물분야 상위 10% 이내) 최신호(2008.11)에 게재하였으며 국내출원을 완료하고 해외출원을 준비중이다.
최근 실시한 경제성 분석에 따르면 NA1을 이용하여 일산화탄소로부터 1kg 수소생산시에 0.8$의 제조단가가 소요되는 것으로 평가되어 기존의 kg당 3$이상이 소요되는 다른 방식(물분해 등)에 비해 경제성이 우수한 것으로 도출되었다.
또한 유전자조절기작 및 생산최적화 조건 등에 대한 추가·후속연구가 이어질 경우 향후 5년이내에 상용화도 가능할 것으로 전망되고 있다. 수소는 공기 중 산소와 단순한 전기화학 반응으로 열과 전기를 생산할 수 있으며, 부산물도 물(H2O) 밖에 없어 CO2를 배출하지 않는 환경친화적인 미래대체에너지원으로 각광 받고 있다.
또한 단위 중량당 높은 발열량을 가지고 있으며 산업용기초소재부터 일반연료, 자동차, 비행기, 연료전지 등 현재의 에너지시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에서 이용이 가능하다. 하지만 현재 사용되는 수소생산 기술은 물분해 과정에서 화석연료의 공급에 의지하고 입력에너지에 비해 낮은 수소생산량으로 경제성이 낮아 태양광, 풍력, 미생물을 이용한 수소생산 기술개발이 요구되고 있다.
국토해양부는 수소생산 메커니즘의 추가규명과 고효율 균주생산시스템 구축 등을 통해 2009년부터 시범생산에 들어갈 계획이라고 밝혔다.
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