[인더스트리뉴스 한원석 기자] 과학기술정보통신부(과기정통부)는 경북대 김경진 교수 겸 자이엔 대표와 CJ제일제당 연구팀이 산업 조건에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET·페트) 플라스틱을 분해하는 세계 최고 성능의 바이오 촉매(PETase)를 개발했다고 3일 밝혔다.

과기정통부 바이오‧의료기술개발(첨단 GW바이오) 사업 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스’ 2일 오후 2시(현지시간) 게재됐다.

현재 대부분의 플라스틱은 분리수거 후 상표 제거-분쇄-세척-원료화를 거치는 ‘기계적 재활용’을 통해 ‘중간 제품’으로 다시 이용하고 있으나, 재활용된 소재의 품질이 떨어져 결국에는 소각 또는 매립될 수밖에 없는 구조가 지적돼 왔다.

이에 화학 촉매를 이용해 페트 플라스틱을 열로 녹이거나 용매제로 분해해 원료를 만들어 내는 ‘화학적 재활용’이 등장했지만, 원료 오염에 따른 한계 때문에 적용 가능 폐기물이 제한되어 있고 환경에 미치는 영향이 적지 않아 완벽한 대안으로 자리 잡지는 못했다.

김경진 교수 연구팀은 자연환경에서 나무가 썩는 과정처럼 바이오 촉매가 분해 반응을 매개하는 ‘생물학적 재활용’에 주목해 페트 플라스틱을 생물학적으로 분해하는 고성능 바이오 촉매를 개발했다.

연구팀은 독자적인 접근법을 이용해 미생물이 가지는 바이오 촉매들의 활성 지도(Landscape)를 제안하고, 이를 통해 ‘쿠부(Kubu-P)’라고 명명한 신규 바이오 촉매를 발굴했다.

또한 쿠부의 우수한 잠재력을 바탕으로 효소공학을 이용해 더 강력한 개량 바이오 촉매인 쿠부M12(Kubu-PM12)까지 개발하는 데 성공했다. 쿠부M12는 1kg의 페트를 0.58g의 소량으로 1시간 이내에 45%, 8시간 만에 90% 이상 분해하는 세계 최고의 성능을 입증해냈다.

김경진 교수는 “바이오 촉매를 통한 생물학적 재활용은 재활용이 되지 않는 오염된 플라스틱까지도 영구적 재활용이 가능하게 하는 획기적인 기술”이라며 “본 연구는 자연이 가진 위대한 잠재력을 파악했다는 데 의의가 크며, 앞으로 다양한 화학 산업에서 바이오 촉매를 응용한 혁신이 일어날 것”이라고 강조했다.

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