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이상엽 특훈교수, 머크 대사공학상 수상
- KAIST 대사공학 연구, 세계정상 우뚝- 대사공학 이용 바이오기반 화학물질, 연료생산 기술선도 공헌
우리학교 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세, LG화학 석좌교수) 특훈교수가 세계적인 화학, 제약회사인 머크(Merck)사가 제정한 ‘머크 대사공학상(Merck Award for Metabolic Engineering)’ 수상자로 선정됐다고 밝혔다. 시상식은 오는 18일 대사공학 국제 학술대회가 열리는 멕시코 푸에르토 바야르타에서 있을 예정이며, 李 교수는 ‘시스템 대사공학(Systems metabolic engineering)’이라는 제목으로 머크상 수상 강연(Merck Award Lecture)을 하게 된다. 대사공학 국제학술대회는 매 2년마다 개최되며, 올해가 7회째다. 제 4회 학회 때에 제정되어 올해 4번째 수상자를 배출하게 된 머크 대사공학상은 학회 개최시기에 맞춰 그동안 대사공학 연구분야에서 업적이 가장 뛰어난 연구자 1인을 선정하여 시상하는 세계적 권위의 상이다. 수상자로 선정된 李 교수는 대사공학, 시스템생명공학, 바이오에너지 및 바이오리파이너리 분야에서 탁월한 연구를 수행해 왔으며, 최근에는 재생가능한 바이오매스로부터 숙신산 등의 핵심 화학물질들과 바이오부탄올 등의 화학 및 연료 물질 생산 관련 대사공학 연구를 집중적으로 수행하고 있다. 그동안 발표한 대사공학 관련 연구논문만도 200편이 넘는다. 그 외에도 생명공학저널(Biotechnology Journal)지 편집장, 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링(Biotechnology and Bioengineering)지 부편집인, 대사공학(Metabolic Engineering)지 편집위원 등 국제학술지 편집업무에서도 큰 기여를 하고 있다.李 교수는 “이번 수상은 우리 KAIST 대사공학연구실의 졸업생, 재학생, 연구원들을 대표하여 받는 것이다. 지난 수년간 교육과학기술부의 바이오기술 개발 사업의 일환으로 진행되어 온 연구결과들이 하나씩 결실을 보고 있다. 그간 실험실 구성원 모두가 열심히 연구를 수행한 결과가 세계적으로 인정받게 되어 기쁘다. 앞으로 더욱 더 대사공학 연구에 매진하여 우리나라 생명공학 발전에 조금이라도 기여할 수 있는 연구 성과를 내고 싶다.”고 소감을 밝혔다.
<참고사항> ‘대사공학(Metabolic engineering)’은 생명체의 대사네트워크를 어떤 목적하에 조작, 원하는 방향으로 특성을 개량하는 제반 기술을 칭한다. 우리가 현재 일상생활에서 사용하는 휘발유, 경유, 플라스틱, 그리고 수많은 화학물질들은 한정된 자원인 원유로부터 유도되어 만들어져 왔다. 하지만, 최근 경험한 고유가와 지구온난화 등 심각한 지구환경문제로 인해 이러한 유용물질들을 재생 가능한 바이오매스로부터 생명공학 기법으로 생산하는 체제로 전환해야 할 시점에 왔다. 이러한 바이오 기반 생산에 활용되는 미생물은 자연계에서 분리하여 활용 시 효율이 매우 낮아 경제성을 맞추기가 힘들다. 이때 대사공학을 통해 원하는 물질을 보다 더 효율적으로 생산할 수 있도록 미생물을 개량하는 것이 요구된다. 대사공학은 기존에 생산되던 물질의 효율적인 생산 이외에도, 신규 화학물질과 신규 의약품 등의 개발을 위한 대사회로의 조작도 가능하게 하는 현대 생명공학의 필수 기술이다. 이것은 최근 우리 정부에서 중점 추진코자 하는 ‘녹색기술(Green technology)’의 핵심 기술이기도 하다.<용어설명>1) 대사공학: 세포의 대사 및 조절 회로를 체계적으로 조작하여 원하는 생산물을 고효율로 생산할 수 있도록 만드는 기술을 말한다. 2)시스템생명공학(systems biotechnology): 각종 오믹스(transcriptome, proteome, fluxome, metabolome) 데이터를 융합하고 전산 생물학 기법으로 해석하여 세포의 생리 상태를 다차원에서 규명함으로써 세포와 생명체 전체를 이해하고자 하는 시스템생물학 (systems biology)을 생물공정과 생산균주 개발에 적용하는 기술을 말하며, 고성능의 미생물 개발이 가능하다. 3) 바이오리파이너리(biorefinery): 원유를 정제 가공하는 리파이너리와 유사하게 만든 용어로서, 바이오매스를 생물학적 공정으로 변환하여 현재 석유화학공정에서 획득하 는 다양한 화학물질들을 생산하는 공정을 말한다.
2008.09.16 조회수 15584 -
KAIST-GS칼텍스 공동, 바이오부탄올 생산균주개발
- 대사공학적으로 개량된 균주 개발로 효율적 생산가능
- 바이오부탄올은 에너지량이 높고 수송편의 등 장점 많아 차세새 연로로 각광
우리학교와 GS칼텍스(대표 허동수회장)가 공동연구를 통해 차세대 바이오연료로 각광받고 있는 ‘바이오부탄올’을 생산하는 새로운 균주를 개발하는데 성공했다.
이상엽(李相燁, 44세) KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 특훈교수(생명과학기술대학장)와 GS칼텍스 공동연구팀은 폐목재, 볏짚, 잉여 사탕수수 등 비식용 바이오매스를 이용, 많은 양의 ‘바이오부탄올’을 선택적으로 생산 가능케 하는 대사공학적으로 개량된 균주개발에 성공했으며, 특허를 출원했다고 밝혔다.
이번 KAIST와 GS칼텍스가 공동으로 개발, 특허 출원한 기술은 바이오매스 발효과정에 사용되는 균주를 대사공학적으로 개량, 아세톤의 생산을 억제하고 부탄올과 에탄올만 6:1의 비율로 생산되도록 한 것으로, 아세톤을 부탄올로부터 분리할 필요가 없어 공정비용을 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다. 클로스트리디움 박테리아를 사용하여 부탄올을 생산하는 전통적인 발효방식에서는 발효시 대사특성으로 인해 부탄올과 아세톤, 그리고 에탄올을 6:3:1의 비율로 생산되는데, 이 때 생산되는 아세톤은 연료로는 사용이 곤란하다는 단점이 있다.
‘바이오부탄올’은 탄소가 4개로 구성된 알코올로서 1리터당 에너지량이 7,323kcal로 현재 널리 사용되고 있는 바이오에탄올의 에너지량 5,592kcal보다 단위 부피당 에너지량이 30% 이상 높으며, 가솔린의 7,656kcal와도 큰 차이가 없다.
또한, 바이오에탄올은 철도나 바지선, 트럭 등으로 운송하여야 하나, ‘바이오부탄올’은 흡수성이 적어 상(相)이 분리되는 문제나 부식성의 문제가 없어 기존의 연료수송 파이프라인을 통해 수송할 수 있다는 장점 때문에 차세대 바이오연료로 각광받고 있으며, 전 세계적으로 많은 연구기관과 기업들의 개발 노력이 치열하게 전개되고 있다.
‘바이오부탄올’은 1900년대 초부터 미생물 발효를 이용하여 생산되기 시작했으나, 1950년대 석유화학산업이 급속히 발달함에 따라 사양길로 접어들었으며, 당밀 등 원료가격이 싼 남아프리카공화국 등지에서만 1980년대까지 발효 생산되다가 중단된 바 있다.
하지만, 최근 고유가시대가 고착화되면서 석유를 일정부분 대체할 수 있는 연료로 다시 부각되고 있다.
이상엽 교수팀과 GS칼텍스는 현재 바이오부탄올 연속 생산공정 등의 조업 최적화 연구를 수행 중이며, 부탄올에 대한 내성 향상 및 생산성을 한층 높이는 균주 개발 연구를 계속하고 있다.
GS칼텍스 중앙기술연구소 정광섭 소장은 “전 세계적으로 바이오부탄올 생산을 위한 개발 경쟁이 치열한 가운데 산학 공동연구를 통해 개량된 고성능 균주를 확보함으로써 차세대 바이오연료 개발에 유리한 고지를 차지할 수 있게 되었다.”고 이번 연구개발의 의미를 밝혔다.
<용어 설명>
- 바이오매스(Biomass)
바이오매스(biomass)는 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼기, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생가능한 유기 물질 로 현재 에너지원으로 쓰이고 있는 목재, 식물, 농·임산 부산물, 도시 쓰레기와 산업 폐기물 내의 유기 성분 등을 일컫는다.
- 선택성(Selectivity)
촉매나 미생물의 성능을 나타낼 수 있는 인자로써 전체 생성물(Total Product) 중에 우리가 원하는 생성물(Target Product)의 비율로 계산함.
- 대사공학(Metabolic Engineering)
유전자 재조합기술과 관련 분자생물학 및 화학공학적 기술을 이용하여 미생물에 새로운 대사회로를 도입하거나 기존의 대사회로를 제거 증폭 변경시켜 세포나 균주의 대사특성을 우리가 원하는 방향으로 바꾸는 일 련의 기술을 뜻함.
- 균주
우리가 원하는 물질을 생산해 내는 미생물을 포괄적으로 뜻함.
- 에너지량
단위 질량의 연료를 연소하였을 때 발생하는 에너지
- 상(相): Phase
물리학·화학 용어로, 어떤 물질이 물리적·화학적으로 같은 성질을 나타 낼 때를 표현하는 것. 상은 기체상, 액체상, 고체상이 존재하고, 하나의 상으로 이루어지는 균일계와 2개 이상의 상으로 이루어지는 불균일계로 나뉜다.
2008.06.03 조회수 16994