폐 PET플라스틱, 바이오촉매 기술로 재활용 용이해진다

과학기술정보통신부(장관 유상임, 이하 ‘과기정통부’)는 경북대학교(총장 허영우) 김경진 교수(㈜자이엔 대표 겸직)와 CJ제일제당㈜(대표 강신호) 연구팀이 산업 조건에서 PET(polyethylene terephthalate) 플라스틱을 분해하는 세계 최고 성능의 바이오촉매(PET depolymerase, PETase)를 개발했다고 밝혔다.

과기정통부 바이오, 의료기술개발(첨단GW바이오)사업의 지원으로 수행한 이번 연구성과는 국제학술지「사이언스(Science)」에 1월 3일(현지시간 1.2.(목) 14시, EST) 게재됐다.

* 논문명 : Landscape profiling of PET depolymerases using a natural sequence cluster framework

교신저자 : 김경진 교수(경북대), 주저자 : 서호균 박사(경북대 미생물연구소), 홍화석 박사 (CJ제일제당 바이오연구소), 박지영 박사과정생(경북대)

대표적인 범용 플라스틱인 PET는 페트병뿐만 아니라 의류, 안전벨트, 테이크아웃컵, 차량매트 등에 다양하게 사용되는 소재이다. 대부분의 플라스틱은 분리수거 후 라벨제거-분쇄-세척-원료화를 거치는 기계적 재활용을 통해 ‘중간 제품’으로 다시 이용하고 있으나, 재활용된 소재의 품질이 떨어져 결국에는 소각 또는 매립될 수밖에 없는 구조가 지적돼 왔다.

이에 화학 촉매를 이용하여 PET 플라스틱을 열로 녹이거나 용매제로 분해해 원료를 만들어 내는 화학적 재활용이 등장했지만, 원료 오염에 따른 한계 때문에 적용 가능 폐기물이 제한되어 있고, 환경에 미치는 영향이 적지 않아 완벽한 대안으로 자리 잡지는 못하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 김경진 교수 연구팀은 자연환경에서 나무가 썩는 과정처럼 바이오촉매가 분해 반응을 매개하는 생물학적 재활용에 주목하고, PET플라스틱을 생물학적으로 분해하는 고성능 바이오촉매(효소)를 개발했다. 개발된 바이오촉매는 PET에 선택적으로 반응하고 순수한 반응물을 생성하는 등 플라스틱 분해 과정에서 환경에 미치는 부정적 영향이 거의 없으며, 재활용 시 소재의 품질도 뛰어나게 한다.

연구팀은 독자적인 접근법을 이용하여 미생물이 가지는 바이오촉매들의 활성 지도(Landscape)를 제안하고, 이를 통해 쿠부(Kubu-P)라고 명명한 신규 바이오촉매를 발굴했다. 또한, 쿠부의 우수한 잠재력을 바탕으로 효소공학을 이용하여 더 강력한 개량 바이오촉매인 쿠부M12(Kubu-PM12)까지 개발하는 데 성공하였다. 쿠부M12는 1kg의 PET를 0.58g의 소량으로 1시간 이내에 45%, 8시간 만에 90% 이상 분해하는 세계 최고의 성능을 증명했다.

김경진 교수는 “바이오촉매를 통한 생물학적 재활용은, 재활용이 되지 않는 오염된 플라스틱까지도 영구적 재활용이 가능하게 하는 획기적인 기술”이라며 “본 연구는 자연이 가진 위대한 잠재력을 파악했다는 데 의의가 크며, 앞으로 다양한 화학 산업에서 바이오촉매를 응용한 혁신이 일어날 것”이라고 밝혔다.

2024년 전세계 우주전파환경 예·경보기관 한자리에

- 차기 국제우주환경서비스기구(ISES) 총회 한국 유치 확정 -

과학기술정보통신부 국립전파연구원(원장 서성일, 이하 전파연)은 국제우주환경서비스기구(이하 “ISES”) 회원국 투표에서 2024년에 열리는 ‘차기 ISES 총회 개최국’을 한국으로 최종 확정했다고 밝혔다.

ISES는 각 국가를 대표해, 자국 수요자를 대상으로 우주전파환경(태양활동으로 인해 변화하는 전리층, 자기장 등 지구 및 지구주변의 전자기적 상태, 방송·통신 장애, 위성체 오작동 및 GPS 수신장애 등의 피해 유발 가능) 예보와 경보서비스를 제공하는 기관들의 기술협력과 데이터 교류를 위한 국제기구로 우주전파센터는 2011년 우리나라를 대표하는 지역경보센터{Regional Warning Center(지역경보센터) : ISES 회원국 중 자국을 대표해 우주전파환경 예경보서비스를 제공하는 기관(한국, 미국, 중국, 등 22개 기관)} 자격으로 가입한 이후 ISES 홈페이지 관리, 운영 등 활발한 활동을 전개해 왔다.

ISES 총회는 30여개국(태국, 대만 등 ISES 가입 의향국 포함)이 참여하는 우주전파환경 예보·경보와 서비스 분야의 대표적인 국제기구로, ’96년 설립된 이래 18개월마다 개최되고 있다. 이 자리에는 ESA(유럽우주청) 등 각 국을 대표하는 우주전파환경 예경보기관 관계자들이 참석하여 전 세계 우주전파환경분야 국제협력과 연구 발전방향을 논의한다.

특히, 이번에 유치한 차기 ISES 총회는 우주전파환경분야 국제기구간 협력방안을 모색하기 위하여, 부산에서 개최되는 제45회 COSPAR{Committe on SPAce Research(우주연구위원회) : 우주과학 전 분야에 대한 연구활동을 장려하고 연구자 간 정보교류 및 국제협력을 지원(‘58년 설립) } 총회(’24.7.12-21.)와 연계하여 2024년 7월 20일(변경 가능) 개최 될 예정이다.

ISES 총회 개최를 통해 국립전파연구원 우주전파센터는 우리나라를 대표해 우주전파환경 분야의 연구성과 홍보, 학술교류 활성화와 국가간 새로운 협력 기회를 제공하고, 태양활동 극대기에 대비한 정부차원의 계획 마련에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

과기정통부 서성일 국립전파연구원장은 “ISES 총회는 각 국 정부를 대표하는 우주전파환경 분야 기술교류의 장으로, 특히 ’24년 태양활동 극대기에 개최되는 만큼 국제 공조체계를 공고히 하고 기관간 연구 협력을 활성화 하는 계기가 될 수 있도록 잘 준비해가겠다” 라고 밝혔다.