세계 최초 심해 미생물 대사 규명, 네이처 게재

심해 열수구에 사는 미생물이 수소를 생산하는 대사작용 과정이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.

국토해양부는 연구 개발비를 지원한 한국해양연구원 해양바이오연구센터 연구팀이 태평양 심해 열수구의 고온(70~90도)에 서식하는 고세균 '써모코커스 온누리누스 NA1'의 수소 생산 대사 과정을 규명했다고 16일 밝혔다.

이 연구는 `개미산 이용 미생물 성장과 수소생산의 커플링(Formate-driven growth coupled with H2 production)'이란 논문으로 세계 최고 과학기술전문지인 `네이처'에 `주목할 만한 연구성과'로 선정돼 이날 게재된다.

연구팀은 NA1이란 미생물이 개미산(formate)을 먹이로 수소를 생성하고, 동시에 성장에 필요한 생체에너지(ATP)를 만들어 증식하는 것이 가능하다는 사실을 세계 처음으로 규명했다.

지금까지 개미산을 이용해 미생물이 수소를 만들어 낸다는 보고는 학계에 알려졌지만, 수소와 함께 자체 에너지를 생산한다는 연구는 지금까지 보고된 적이 없었고, 열역학적으로도 불가능하다고 여겨졌다.

연구팀은 2002년 우리나라 종합연구선인 온누리호를 이용해 남태평양 파푸아뉴기니 해역 뜨거운 해수가 해저면 아래에서 뿜어져 나오는 80도 이상의 1천650m 심해저 탐사를 통해 NA1을 채집했으며 이후 이를 배양해 전체 유전체를 해독했다.

연구팀은 고세균 NA1이 다른 미생물보다 2배 이상의 수소화 효소군을 보유해 수소생산 효율이 매우 높고, 유전자군이 바닷속 고온 고압의 환경에서 에너지를 생산하기에 충분한 조건을 갖추고 있다는 점을 밝혀냈다.

아울러 개미산 외에도 배기가스의 성분이 되는 일산화탄소를 먹이로 한다는 점도 규명했다.

이정현 박사는 "NA1이 고온 고압의 환경에서 수소와 함께 에너지를 생산한다는 점을 발견했다"며 "이런 환경을 유지해 주면 NA1의 배양을 통해 바이오수소를 생산할 수 있을 것"이라고 발했다.

연구팀은 또 NA1을 이용해 수소를 생산할 경우 일산화탄소를 배출하는 기업의 획기적인 저감방안이 돼 환경문제 해결에도 기여할 것으로 기대하고 있다.

국토부는 2009년에 착수한 바이오수소생산기술개발 사업에 이를 적용해 친환경에너지인 바이오수소 생산의 효율성을 높이고, 2012년까지는 100ℓ 규모의 실증생산이 가능할 것으로 기대하고 있다.