환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 기존 미생물(미세조류)보다 빠르게 증식하며 바이오연료를 2배 생산할 수 있는 자생 미생물을 최근 배양하는 데 성공했다고 밝혔다.

국립생물자원관 연구진은 2020년 경남 달성군 낙동강 수변에서 난배양성 자생 미생물 ‘슈드아나배나 뮤시콜라 지오0704(이하 지오0704)’를 채집한 뒤에 2021년 2월부터 최근까지 관련 연구(환경 마이크로바이옴)에 들어갔다.

▲ 바이오연료 후보 자생 미세조류 사진.광합성 색소 막이 동심원 형태로 배열된 슈드아나배나(Pseudanabaena) 세포 횡단면 (투과전자현미경)

연구진은 ‘지오0704’의 배양에 성공했으며, 빠른 생육 특성을 보이는 이 미생물이 바이오연료로 활용될 가능성이 높은 것을 확인했다.

자생 미생물인 지오0704의 가장 큰 특징은 매우 빠르게 증식하는 것으로 기존에 연구된 미생물(미세조류)이 일반적인 광배양 조건에서 수확까지 3주 정도 소요되는데 비해 이 미생물은 1주 이내에 수확할 수 있다.

지오0704의 빠른 생육은 발효 과정 등을 통해 바이오연료(바이오디젤과 바이오에탄올)를 생산하는 미생물로 활용될 수 있다.

연구진은 이 같은 특성에 착안하여 최윤이 고려대 교수 연구진과 함께 지오0704의 바이오연료 생산량을 늘리는 최적의 배양조건을 찾는 연구를 수행했다.

그 결과, 혼합영양 배양 과정에서 휘발성지방산 중 아세트산나트륨을 첨가했을 때 최적의 배양 기간을 4일까지 단축시켰고, 부틸산을 첨가했을 경우 1일당 바이오연료 생산량이 2배 이상 향상되는 것을 확인했다.

이는 일반적인 미생물(미세조류)의 상위 20% 이내에 해당하는 바이오연료 생산성을 보인 것이다.

특히, 아세트산이나 부틸산은 음식물쓰레기와 같은 유기물이 분해될 때 얻을 수 있는 물질로 포도당과 같은 값비싼 재료를 배양과정에서 쓰지 않기 때문에 바이오연료 생산 비용이 절감되고 자원순환에도 기여할 것으로 기대된다.

연구진은 아세트산을 활용한 바이오연료 생산 연구 결과를 에스씨아이이(SCIE) 학술지인 한국미생물공학회지 제이엠비(JMB) 10월호에 게재했으며, 부틸산을 활용한 바이오연료 생산향상 결과는 바이오연료 관련 저명 학술지인 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)에 게재할 예정이다.

한편, 국립생물자원관은 지오0704의 특성을 유전체 수준에서 밝히는 연구를 추가로 진행하여 향후 생산성 증대를 위한 유전공학 연구에 활용될 수 있는 기반을 마련할 계획이다.

김창무 국립생물자원관 미생물자원과장은 “미세조류는 이산화탄소를 흡수하는 온실가스 저감효과도 있어 차세대 바이오연료 소재로 유망한 생물”이라며, “앞으로 다양한 연구를 통해 실제 바이오연료로 활용하는 방안을 연구할 계획이다”라고 밝혔다.