메탄 분해 신기술 개발, 메탄자화균으로 온실가스 줄인다

국립생물자원관이 메탄 분해 신기술을 개발했습니다. 이 기술은 메탄을 알코올로 분해하는 메탄자화균의 분포를 최대 70%까지 높여 온실가스 저감에 기여합니다. 이번 연구는 향후 유기산 등 유용물질로의 전환 가능성도 제시합니다.

메탄 분해와 메탄자화균의 역할과 중요성

메탄자화균은 메탄을 산화시켜 알코올로 분해하는 미생물로, 온실가스를 줄이는 중요한 역할을 합니다. 메탄은 가축 사육장, 쓰레기 매립장, 하수처리장 등에서 주로 발생하며, 이산화탄소 대비 80배 이상의 지구온난화지수를 갖고 있습니다.

메탄자화균은 메탄을 탄소원과 에너지원으로 이용하여 환경 내 메탄 농도를 줄일 수 있습니다. 그러나 메탄자화균의 낮은 분포로 인해 직접적인 분리가 어려워 효과적인 온실가스 저감 기술로 활용하기에는 한계가 있었습니다.

신기술 개발 과정

국립생물자원관은 박희등 고려대 교수 연구진과 협력하여 메탄자화균의 분포를 높이는 방법을 연구했습니다. 연구진은 메탄 가스 주입 멤브레인(막)을 이용해 메탄자화균이 최대 70%까지 분포하는 농화배양 기술을 개발했습니다.

생물막 반응기(Membrane Biofilm Reactor)를 이용하여 메탄을 먹이로 하는 미생물만 막 표면에 부착하여 성장시키는 방법으로 메탄자화균의 분포도를 높였습니다. 또한, 메탄 주입 속도 등 운영 조건에 따라 다양한 메탄자화균을 선택적으로 증가시킬 수 있음을 확인했습니다.

메탄 분해 신기술 개발, 메탄자화균으로 온실가스 줄인다

▲ 메탄 주입 MBfR(Membrane Biofilm Reactor) 설계 및 제작

연구 결과 및 기대 효과

이번 연구를 통해 메탄자화균의 효과적인 배양이 가능해졌습니다. 연구진은 생물막 반응기를 사용하여 메탄을 먹이로 하는 미생물만을 선택적으로 배양하였고, 이를 통해 메탄자화균의 분포도를 높이는 데 성공했습니다.

메탄자화균은 환경 내 메탄을 감소시키는 데 중요한 역할을 하며, 이번 기술 개발로 온실가스 저감에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 특히, 메탄자화균의 높은 분포는 메탄을 유기산 등 유용물질로 전환하는 후속 연구의 가능성을 열어줍니다.

 

연구결과 자세히보기

 

향후 연구 계획

정복철 국립생물자원관 생물자원활용부장은 이번 연구 결과를 바탕으로 다양한 메탄자화균을 확보하고, 메탄을 유기산 등 유용물질로 전환하는 후속 연구를 계속 진행할 계획이라고 밝혔습니다.

앞으로도 국립생물자원관은 우리나라 생물자원의 특성을 분석하여 온실가스 저감 기술 개발에 더욱 힘쓸 예정입니다. 매립지, 하수처리장 등에서 다양한 메탄자화균을 확보하고, 이를 통해 온실가스 저감과 유용물질 생산에 대한 연구를 지속할 것입니다.

질의응답

1. 메탄자화균은 환경에서 어떤 역할을 하나요?

메탄자화균(methanotroph)은 메탄을 산화시켜 탄소원과 에너지원으로 이용하는 세균 또는 고균으로, 메탄산화균 또는 메탄이용균으로 불리며, 메탄이 만들어지는 환경에 많은 것으로 알려져 있습니다.

메탄자화균은 산화촉매 효소인 모노옥시게나아제(monooxygenase)의 작용으로 메탄을 메탄올로 산화시킨 후 에너지 대사에 이용하므로, 환경 내의 메탄을 감소시키는 역할을 합니다. 균주에 따라서 토양 내 혐기적 환경에서 만들어지는 메탄의 90%까지도 소비할 수 있다고 알려져 있습니다.

2. 이번 연구 결과는 어떤 의미가 있나요?

메탄자화균은 메탄을 유일한 탄소원과 에너지원으로 사용하는 세균으로 호기성 조건에서 특히 빠르게 메탄을 대사하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 메탄자화균의 낮은 분포로 인해 환경시료로부터 직접적인 분리가 어려워 메탄자화균이 우점한 군집으로 농화배양한 후 분리를 유도하는 것이 유리할 수 있습니다.

본 연구결과로 분리된 메탄자화군집을 이용하여 고효율 메탄자화균 분리 및 메탄 저감을 위한 군집 접종에 이용할 수 있습니다.

3. 어떤 후속 연구를 계획하고 있나요?

매립지, 하수처리장 등에서 다양한 메탄자화균을 확보하고 메탄을 연료로 이용 가능한 메탄올로 전환하며, 또한 유기산 등의 유용물질로 전환하는 후속 연구를 계획하고 있습니다. 앞으로 메탄자화균을 활용한 온실가스 저감 노력을 이어 나갈 계획입니다.

맺음말

이번에 개발된 메탄자화균 배양 신기술은 온실가스 저감에 큰 기여를 할 수 있는 중요한 성과입니다. 국립생물자원관과 연구진의 노력으로 메탄자화균의 분포를 높이는 데 성공했으며, 이는 향후 다양한 유용물질로의 전환 가능성도 열어줍니다.

이러한 연구와 기술 개발을 통해 환경 보호와 지속 가능한 발전을 위한 노력이 계속될 것입니다. 메탄자화균의 활용과 온실가스 저감을 위한 연구가 앞으로도 지속되기를 기대합니다.