[탄소중립] 온실가스 메탄‧에탄‧프로판 분해 미생물 규명

 

 

◇ 국립생물자원관 메탄, 에탄, 프로판을 동시에 분해하는 원리 규명

◇ 전 세계 기후변화 대응과 탄소중립 정책지원에 활용 기대

 

 

환경부 소속 국립생물자원관은 이탈리아 유황온천*에서 확보한 극한 미생물**을 이용하여 메탄(온실가스), 에탄, 프로판을 동시에 분해하는 원리를 최근 규명했다고 밝혔다.

 

* 고온(60-100℃) 산성(pH 2-4)으로 생물이 서식하기 어려운 극한환경

** 극한환경에 적응하여 생육하는 미생물을 총칭

※ 에탄, 프로판 : 광화학적 반응을 거쳐 대기오염 유발 및 오존 생성에 관여

 

국립생물자원관은 올해 충북대학교 이성근 교수, 캘거리 대학의 피터 던필드(Peter Dunfield) 교수 등 국내외 공동 연구진과 함께 미생물자원을 이용한 물질순환 기전 및 적용 연구 사업을 수행했다.

 

연구 결과, 극한 미생물이자 메탄산화균*인 메틸아시디필룸(Methylacidiphilum IT6)이 메탄, 에탄, 프로판을 동시에 분해하는 것을 확인했다.

* 메탄가스를 유일한 에너지원으로 이용하는 미생물을 총칭

 

현재까지 극한환경의 메탄산화균이 메탄 외의 다른 천연가스 성분을 분해한다는 보고는 알려지지 않았으나 이번 연구 결과, 메탄산화균이 입자상 메탄산화효소(particulate methane monooxygenase)* 및 이와 유사한 동종효소**들을 가지고 있으며, 이를 이용하여 메탄, 에탄, 프로판을 완전히 분해하는 것이 검증됐다.

* 메탄산화에 관여하는 핵심 효소

** 메탄산화효소와 구조가 유사하나, 기능이 알려지지 않은 효소

 

국립생물자원관 연구진은 자연계에 존재하는 메탄산화효소와 유사한 동종효소들의 새로운 기질 특이성을 과학적으로 검증함으로써 산업적으로 활용 가능한 새로운 생물학적 촉매 자원에 대한 단서를 찾아냈다.

 

연구진은 이번 연구를 통해 온실가스 저감뿐만 아니라 주요 천연가스 성분들을 유용자원으로 전환할 수 있는 기술의 토대가 되는 정보를 확보함으로써 환경보전과 자원 활용에 기여할 수 있을 것으로 기대했다.

 

국립생물자원관은 앞으로도 전 세계 기후변화 대응과 탄소중립 정책지원을 위해 우수 생물자원의 발굴과 활용 가치 탐색을 확대할 계획이다.

 

 

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극한 미생물 메틸아시디필룸(Methylacidiphilum) IT6

 

 

[그림 1] 유황온천 사진 및 극한 미생물 전자현미경 사진

(A) 유황온천	(B) 메틸아시디필룸(Methylacidiphilum) IT6

 

 

[그림 2] 극한 미생물의 메탄산화효소 및 유사 동종효소들에 의한 에탄과 프로판 분해 경로(The ISME Journal; https://doi.org/10.1038/s41396-021-01037-2)

 

 

 

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천연가스의 대기 유출시 대기 환경 영향 모식도

 

[그림 2] 메탄, 에탄, 프로판 가스의 환경 영향

※ 메탄은 대표적인 온실가스로 알려져 있으며, 동시에 대기로 방출되는 에탄과 프로판가스는 광화학적 반응을 거쳐 대기 오염을 유발하거나 오존의 생성에 관여