UNIST 공동연구팀, 매립지 침출수서 320일간 분해 특성 분석
PHB 17일 만에 99.9% 분해…분해 관여 미생물·효소 후보 확인
![[대전=뉴시스] KAIST가 산소가 없는 매립지 침출수 실험에서 생분해성 플라스틱의 종류에 따른 분해 차이를 확인하고 분해에 관여하는 미생물과 효소 후보를 발굴했다. 연구 모식도. (사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지](https://img1.newsis.com/2026/11/10/NISI20261110_0002287750_web.jpg?rnd=20261110112539)
[대전=뉴시스] KAIST가 산소가 없는 매립지 침출수 실험에서 생분해성 플라스틱의 종류에 따른 분해 차이를 확인하고 분해에 관여하는 미생물과 효소 후보를 발굴했다. 연구 모식도. (사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지
[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 생분해성 플라스틱도 소재에 따라 매립지에서 분해되는 정도가 각기 다른 것을 확인하고 분해에 관여하는 미생물과 효소 후보를 찾아냈다.
한국과학기술원(KAIST.카이스트)은 건설및환경공학과 명재욱 교수팀이 울산과학기술원(UNIST) 이창수 교수팀과 공동연구를 통해 산소가 없는 매립지 침출수 환경에서 생분해성 플라스틱의 분해 정도와 이에 관여하는 미생물의 활동을 분석하는데 성공했다고 10일 밝혔다.
생분해성 플라스틱은 미생물의 작용으로 분해될 수 있어 기존 플라스틱 폐기물의 대안으로 주목받고 있지만 화학적 특성뿐 아니라 온도와 산소 유무, 주변 미생물에 따라 분해 속도와 정도가 달라진다. 고온 퇴비화 시설에서 잘 분해되는 소재라도 산소가 부족한 매립지에서는 오래 남을 수 있다.
연구팀은 이런 차이를 확인키 위해 생분해성 플라스틱인 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 매립지 침출수에 넣고 35도, 산소가 없는 조건에서 최대 320일간 배양했다. 일반 플라스틱인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)도 비교 대상으로 선정했다.
분해 정도는 플라스틱을 구성하는 탄소가 미생물의 작용으로 메탄과 이산화탄소 등 기체로 전환된 비율인 '무기화율'로 평가했다. 플라스틱이 단순히 부서지거나 겉모양이 변한 것이 아니라 실제로 분해됐는지를 확인키 위한 지표다.
실험 결과, PHB는 17일 만에 무기화율 99.9%를 기록해 빠르게 분해되고 PLA는 초기 약 20일간 분해가 지연된 뒤 서서히 분해돼 320일 후 83.6%에 이르는게 확인됐다.
반면 PBAT는 같은 기간 2.7%에 그쳤으며 일반 플라스틱인 LDPE도 0.4%만 분해됐다. 이런 결과로 같은 매립 환경에서도 소재에 따라 분해 정도가 크게 달라지는게 규명됐다.
또 연구팀은 고온 퇴비화 조건에서 주로 잘 분해되는 것으로 알려진 PLA가 35도의 중온 환경에서도 장기간에 걸쳐 상당 부분 분해되는 것을 발견했다. 전자현미경으로 관찰한 PLA 표면에서는 균열과 손상 부위에 미생물들이 달라붙어 얇은 막 형태로 모인 '바이오필름'도 확인됐다.
이어 연구팀은 메타전사체 분석을 활용해 플라스틱 표면에 모인 미생물이 실제로 어떤 활동을 하는지를 분석해 복원한 미생물 유전체 238개 가운데 118개에서 PHB나 PLA를 분해하는 효소 후보 유전자를 발견했다. 이 중 해당 유전자가 실제로 작동한 흔적이 확인된 유전체는 49개로 나타나 분해 관련 유전자가 모두 사용되는 것은 아니라는 사실도 규명했다.
이 같은 유전자 활동은 침출수 전체보다 플라스틱 표면에 형성된 바이오필름에서 더 활발하게 나타났다. 플라스틱 분해 과정을 이해하려면 주변에 어떤 미생물이 존재하는지뿐 아니라 플라스틱 표면에 달라붙은 미생물이 실제로 어떤 활동을 하는지도 살펴야 한다는 의미다.
폐기 환경에 적합한 플라스틱 소재와 처리방식을 선택하고 환경별 생분해성 평가기준을 마련하는 데 기초자료로 활용될 수 있는 이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난달 20일 게재됐다.
명재욱 교수는 "생분해성 플라스틱의 환경 영향을 판단하려면 소재 자체의 특성뿐 아니라 폐기된 이후 어떤 환경에 놓이는지를 살펴야 한다는 것을 규명했다"며 "미생물과 유전자 활동 정보를 바탕으로 실제 폐기환경에서 플라스틱이 분해되는 원리를 더 구체적으로 이해하는데 도움이 될 것"이라고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
한국과학기술원(KAIST.카이스트)은 건설및환경공학과 명재욱 교수팀이 울산과학기술원(UNIST) 이창수 교수팀과 공동연구를 통해 산소가 없는 매립지 침출수 환경에서 생분해성 플라스틱의 분해 정도와 이에 관여하는 미생물의 활동을 분석하는데 성공했다고 10일 밝혔다.
생분해성 플라스틱은 미생물의 작용으로 분해될 수 있어 기존 플라스틱 폐기물의 대안으로 주목받고 있지만 화학적 특성뿐 아니라 온도와 산소 유무, 주변 미생물에 따라 분해 속도와 정도가 달라진다. 고온 퇴비화 시설에서 잘 분해되는 소재라도 산소가 부족한 매립지에서는 오래 남을 수 있다.
연구팀은 이런 차이를 확인키 위해 생분해성 플라스틱인 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 매립지 침출수에 넣고 35도, 산소가 없는 조건에서 최대 320일간 배양했다. 일반 플라스틱인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)도 비교 대상으로 선정했다.
분해 정도는 플라스틱을 구성하는 탄소가 미생물의 작용으로 메탄과 이산화탄소 등 기체로 전환된 비율인 '무기화율'로 평가했다. 플라스틱이 단순히 부서지거나 겉모양이 변한 것이 아니라 실제로 분해됐는지를 확인키 위한 지표다.
실험 결과, PHB는 17일 만에 무기화율 99.9%를 기록해 빠르게 분해되고 PLA는 초기 약 20일간 분해가 지연된 뒤 서서히 분해돼 320일 후 83.6%에 이르는게 확인됐다.
반면 PBAT는 같은 기간 2.7%에 그쳤으며 일반 플라스틱인 LDPE도 0.4%만 분해됐다. 이런 결과로 같은 매립 환경에서도 소재에 따라 분해 정도가 크게 달라지는게 규명됐다.
또 연구팀은 고온 퇴비화 조건에서 주로 잘 분해되는 것으로 알려진 PLA가 35도의 중온 환경에서도 장기간에 걸쳐 상당 부분 분해되는 것을 발견했다. 전자현미경으로 관찰한 PLA 표면에서는 균열과 손상 부위에 미생물들이 달라붙어 얇은 막 형태로 모인 '바이오필름'도 확인됐다.
이어 연구팀은 메타전사체 분석을 활용해 플라스틱 표면에 모인 미생물이 실제로 어떤 활동을 하는지를 분석해 복원한 미생물 유전체 238개 가운데 118개에서 PHB나 PLA를 분해하는 효소 후보 유전자를 발견했다. 이 중 해당 유전자가 실제로 작동한 흔적이 확인된 유전체는 49개로 나타나 분해 관련 유전자가 모두 사용되는 것은 아니라는 사실도 규명했다.
이 같은 유전자 활동은 침출수 전체보다 플라스틱 표면에 형성된 바이오필름에서 더 활발하게 나타났다. 플라스틱 분해 과정을 이해하려면 주변에 어떤 미생물이 존재하는지뿐 아니라 플라스틱 표면에 달라붙은 미생물이 실제로 어떤 활동을 하는지도 살펴야 한다는 의미다.
폐기 환경에 적합한 플라스틱 소재와 처리방식을 선택하고 환경별 생분해성 평가기준을 마련하는 데 기초자료로 활용될 수 있는 이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난달 20일 게재됐다.
명재욱 교수는 "생분해성 플라스틱의 환경 영향을 판단하려면 소재 자체의 특성뿐 아니라 폐기된 이후 어떤 환경에 놓이는지를 살펴야 한다는 것을 규명했다"며 "미생물과 유전자 활동 정보를 바탕으로 실제 폐기환경에서 플라스틱이 분해되는 원리를 더 구체적으로 이해하는데 도움이 될 것"이라고 말했다.
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