[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 대장균에 포도당을 공급해 생분해성 고분자를 생산하고 이를 접착제로 활용할 수 있는 기술을 확보했다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀이 대장균의 유전자와 대사과정을 조절해 포도당으로 새로운 바이오 기반 접착제 소재를 생산하는 '미생물 세포공장'을 개발했다고 17일 밝혔다.

이를 통해 택배 상자부터 가구, 전자제품, 자동차 등에 널리 쓰이는 핫멜트 접착제를 석유 대신 미생물로 만들 수 있는 가능성을 제시했다.

핫멜트 접착제는 글루건 접착제처럼 열을 가하면 녹고 식으면 굳는 방식으로 물체를 붙이는 소재다. 별도의 유기용매가 필요 없고 빠르게 굳어 포장재와 가구, 전자제품, 자동차, 건축자재 등에 폭넓게 사용된다. 하지만 대부분 석유에서 만든 소재를 기반으로 해 자연에서 쉽게 분해되지 않는다는 한계가 있다.

이번에 이 교수팀은 미생물이 만드는 생분해성 소재에 주목해 포도당으로부터 새로운 접착제 소재를 만들었다. 접착성을 높이는 성분과 단단함·내열성을 높이는 성분을 조합하고 비율을 조절해 소재의 특성을 바꿀 수 있도록 했다.

또 연구팀은 대장균이 포도당을 먹고 접착제 소재를 만들도록 세포 안의 물질 생산과정을 설계했다. 생산과정에서 필요한 유전자의 작동 정도와 시점을 조절하고 컴퓨터 분석을 활용해 생산 효율을 높여 배양액 1ℓ당 접착제 소재를 최대 52.8g 생산하는 데 성공했다.

스틱 형태로 만들어 일반적인 글루건으로 사용할 수 있고 반복적으로 녹였다가 다시 붙인 뒤에도 상당 수준의 접착력을 유지한다.

특히 스테인리스강 전단 접착시험에서 4.58MPa의 접착력을 보여 상용 EVA 접착제의 4.20MPa보다 높은 성능을 나타냈고 지방 등을 분해하는 효소를 처리하자 소재 표면이 손상되고 분자량과 전체 질량이 감소했다. 이는 개발된 소재가 효소에 의해 분해될 수 있다는 의미다.

향후 접착제뿐 아니라 다양한 석유 기반 기능성 소재를 재생 가능한 원료로 생산하는 기술로 확대할 수 있을 것으로 기대되는 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 최근 게재됐다.

이상엽 특훈교수는 "이번 연구는 미생물의 대사를 정밀하게 설계해 단순히 고분자를 생산하는 것을 넘어 기능성 소재를 직접 생산할 수 있음을 보여준 사례"라며 "다양한 미생물 세포공장을 활용하면 석유 기반 접착제뿐 아니라 여러 기능성 고분자를 지속 가능한 방식으로 생산하는 바이오제조 기술로 확대할 수 있을 것"이라고 말했다.


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