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[사이언스임팩트(17)]폴리에틸렌 생분해 효소 개발...폐기물 처리 전환점

KIST연구팀 폴리에틸렌 생분해 친환경 효소 'PFL1' 발굴...대량생산 가능

이중배 기자 입력 2024.08.08 16:05 수정 2026.08.09 05:04 2

플라스틱인 폴리에틸렌을 분해하는 효소가 국내 처음으로 발굴됐다. 이에 따라 그동안 처리가 곤란했던 난분해성 플라스틱 폐기물의 생분해에 새로운 전기를 마련할 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 안정호 선임연구원 연구팀이 합성생물학으로 미생물에서 유래한 효소를 개발, 폴리에틸렌을 생분해하는 기술을 처음 개발했다고 8일 밝혔다.

플리에틸렌은 포장재나 비닐봉지 등으로 널리 쓰이는 플라스틱의 일종으로 잘 분해가 되지 않아 환경오염 물질로 분류된다. 자연에 그대로 두면 산화돼 분해하기 까지 무려 500년 이상 걸린다.

이에따라 폴리에틸렌 처리를 위해 소각을 하는데, 이 경우 유독 물질이 만들어지고 화학적으로 분해하는데 값비싼 촉매를 써야 하는 단점이 있다.

연구팀은 합성고분자인 폴리에틸렌과 화학적으로 비슷한 구조를 가진 지질을 분해하는 효소를 유력 후보로 보고, 혐기성 세균으로 대장균 일종인 펠로시누스 퍼멘탄스가 가진 지질 분해효소에서 '펠로시누스 퍼멘탄스 리파제 1'(PFL1)을 발굴했다.

이 효소를 산화 폴리에틸렌에 처리한 결과 중량평균 분자량이 44.6%, 수평균분자량이 11.3% 줄어든 것으로 나타났다. 이들 분자량 수치는 줄어들수록 플라스틱 생분해가 많이 이뤄졌음을 뜻한다고 연구팀은 설명했다.

또 전자현미경으로 분해된 폴리에틸렌을 보니 표면에 생분해 흔적인 찢어짐과 갈라짐이 발생한 것으로 확인됐다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 PFL1 효소가 폴리에틸렌 표면에 강하게 결합한 후 작은 조각으로 분해하는 생분해 원리도 확인했다.

연구팀은 이 효소는 재생할 수 있는 원료로 대량 생산이 가능하고, 생분해 과정에서 만들어지는 알코올이나 카복실산 등을 플라스틱 재합성이나 화학 소재를 만드는 데 쓸 수 있다고 설명했다.

안 선임연구원은 "이 기술의 상업화를 통해 포화 상태에 이른 쓰레기 매립지 문제를 해결하고 지속 가능한 플라스틱 순환 경제를 달성하겠다"고 말했다.

이 연구 결과는 지난 5월 국제학술지 '생물자원 기술'에 게재됐다.

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