KIC News, Volume 18, No. 5, 2015
KIC News, Volume 18, No. 5, 2015 75
바이오 촉매를 이용한 methane의 liquid fuel 전환
- 효소 pathway와 bioreactor를 이용한 methane의 전환율 향상과 생산량 증대-
미국 텍사스 주 휴스턴에 위치한 rice대학 교수인 Ramon Gonzalez와 그의 연구진은 바이오 촉매를 이 용한 메탄전환연구를 진행하였다. 이 연구는 메탄을 액체 연료로의 효율적인 전환을 단백질 공학적인 측면 에서 접근하였다. 현재 여러 나라에서 천연가스를 액체 연료로의 전환연구에 많은 관심을 보이고 있다. 하 지만 일반적인 전환방법에서 발생하는 낮은 에너지 효율과 높은 자본 비용이 크나큰 걸림돌이 되고 있다.
이를 개선할 수 있는 대안으로 바이오 촉매가 등장하였고, 나아가 바이오 촉매의 전환효율 향상을 위한 많 은 연구가 활발히 진행되고 있다.
자연계에는 메탄을 탄소원으로 사용하는 메탄자화균이 존재하며, 이 미생물은 메탄을 메탄올로 전환시 키는 methane monooxygenase (MMO)라는 효소를 가지고 있다. 바이오 촉매로서 MMO를 활용하는 연구 가 진행되었지만, 이 역시 기존의 촉매가 가지고 있는 낮은 전환효율, 생산량 등의 한계를 나타냈다. 이는 기존의 메탄이 가지고 있는 에너지의 약 40%는 손실이 되고 60%만을 전환에 이용함에 따라 발생하는 문 제이다. 따라서 연구진은 에너지 이용 효율을 증가시키는 방법을 두 가지 측면에서 접근하였다. 하나는 메 탄과 반응하는 효소의 활성 부위를 반응 전에 활성시키는 방법이고 다른 하나는 메탄이 전환될 때 발생하 는 에너지를 저장하여 다음 반응에 사용하는 방법이다. 이 전략을 통해 에너지의 손실을 최소화시키고 나 아가 전환 효율을 약 80%로 향상시켰다. 또한 효소의 높은 회전율을 바탕으로 bioreactor에서 액체 연료 생산량을 증가시켰다. 본 기술들의 상세 내용은 국제 저명 학술지 ‘Science, February 2014’에 게재되었다.
Figure. 효소 pathway와 methane 활성 Route.
출처 : Conrado, Robert J., and Ramon Gonzalez. “Envisioning the bioconversion of methane to liquid fuels.”
Science 343.6171 (2014): 621-623.
작성 : 김 현 철 (서강대학교)
