김대환(앞줄 가운데) DGIST 교수와 학부생들. 유희철(왼쪽부터), 전은빈, 김홍래, 이현민 학생.“박테리아 등을 이용해 플라스틱을 생분해하는 방법이 2차 오염 없이 ‘플라스틱 쓰레기’를 없애는 최선책입니다. 짧은 시간 내 대량의 플라스틱을 먹어치울 고효율의 생분해 방법을 계속 연구하겠습니다.”
곤충 체내에서 플라스틱을 분해하는 박테리아를 발견한 대구경북과학기술원(DGIST) 기초학부 연구팀을 이끈 김대환 교수는 3일 서울경제와의 인터뷰에서 “이번 성과가 플라스틱 자연분해 방법을 산업적으로 응용하는 데 실마리를 제공할 수 있을 것”이라며 이같이 말했다.
김 교수팀이 발견한 것은 ‘슈퍼웜’으로 불리는 아메리카왕거저리 유충 속에 사는 박테리아 ‘슈도모나스’다. 연구팀은 이 박테리아가 분해효소를 만들어 스티로폼 등에 쓰이는 폴리스티렌을 분해한다는 사실을 세계 처음으로 규명했다. 김 교수의 지도 아래 DGIST 기초학부생 중심으로 이뤄진 이번 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경과학기술(ES&T)’ 지난달 6일 온라인판에 게재됐다.
김 교수는 “식용곤충인 슈퍼웜은 플라스틱을 먹는 벌레로 알려져 있는데 곤충만으로 대량의 플라스틱을 분해하려면 공간·시간적 제약이 크기 때문에 곤충 장내 박테리아를 이용하는 방법을 고민했다”고 설명했다.
김 교수팀은 플라스틱 이외의 영양원이 없는 배양기에서 슈퍼웜의 장액을 배양해 장액 내 플라스틱 분해 박테리아 후보를 선별했다. 그는 “벌레 장내 박테리아가 많이 만들어내는 세린계 가수분해효소로 폴리스티렌을 분해해 자연상태 물질로 내보내는 것을 확인했다”고 말했다.
폴리스티렌은 폴리에틸렌·폴리프로필렌 등보다 자연분해가 어려운 소재로 알려져 있다. 연구팀은 적합한 배양조건을 제공하면 미세플라스틱을 더 빨리 분해할 수 있다는 점도 알아냈다. 김 교수는 “실험결과 박테리아 효소가 약 10일 동안 폴리스티렌 일정 양의 4% 정도를 분해했는데 이는 다른 나라 박테리아 분해 연구들과 비교해도 뒤지지 않는 수치”라고 설명했다.
연구팀은 이번 연구결과를 바탕으로 유전자변형 등을 통해 고효율의 분해효소를 개발한다는 계획이다. 그는 “효소단백질을 이용해 상수도 시설에 적용한다면 물을 통해 사람 몸속으로 들어가기 전 미세플라스틱을 제거할 수도 있을 것”이라고 말했다.
성균관대에서 융합생명공학을 전공하고 서울대 석사, 미국 브랜다이스대 박사 학위를 딴 김 교수는 분자세포생물학 전문가다. 그는 이번 연구가 DGIST 학부 연구팀이 일군 성과임을 강조하며 “학부팀으로서 쉽지 않은 과제였는데 의미가 큰 결과를 내놓았다”고 평가했다. 이번 연구에는 이석규 DGIST 뇌·인지과학전공 교수와 중국인 지아오지에 리 광주과학기술원(GIST) 화학과 교수도 참여했다.
김 교수는 “생분해 연구는 세계적으로도 초기 단계”라며 “해양을 오염시키는 미세플라스틱을 분해 유전자를 붙인 조류로 없애는 등의 다양한 생분해 방법을 계속 연구할 것”이라고 덧붙였다.
