터 얻어진 효소는 종전에는 불가능하다고 생각해 온 극심한 조건에서도 안정적으로 활성을 나타내 기 때문에 생물전환공정에의 사용을 위한 생물촉 매로서 무한한 잠재력을 지니고 있다. 극한미생물 중 특히 많은 관심의 대상이 되는 것은 80℃ 이상 의 온도에서 성장하는 초고온성 미생물들이다. 지 금까지 수십종의 초고온성 미생물이 심해 열수 분 출공(thermal vent), 지표면의 화산지형, 유전지 대 등에서 발견되었는데, 2003년 8월 15일자 Science지에는 미생물의 멸균 조건인 121℃에서 도 성장하는 초고온성 미생물이 태평양의 한 해저 화산 분출구에서 발견되었다고 발표되어 세상을 다시 한번 깜짝 놀라게 하였다. 초고온성 미생물 의 발견은 현재의 상온 상압으로 한정된 생물촉매 기술 영역을 기존의 화학공업분야로까지 확대시 키는 계기가 될 것으로 전망되고 있다. 이러한 초 고온성 미생물로부터 얻을 수 있는 생체촉매는 100℃ 이상의 고온에서 안정하고, 유기용매나 산, 알카리의 첨가에 의해서도 쉽게 불활성화되지 않 기 때문에 이와 같이 안정한 생물촉매를 기존의 화학공정에 도입한다면 환경친화적인 생물공정으 로 기존의 공정을 대체하는데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다.
세계의 전통적인 화학회사들이 최근 기존공정 들을 생명공학에 기반한 환경친화적인 공정으로 대체하고자 많은 노력을 기울이고 있는데, 최근에 는 고부가가치 정밀화학제품의 생산뿐만 아니라 범용 화학제품의 생산까지 생물촉매기술을 응용 하기 위한 연구를 진행하고 있다. 이러한 추세에 비추어 볼 때 기존의 화학공정을 개선하고 생물공 정으로 발전시키기 위하여는 극한환경에서 안정 성을 지닐 수 있는 효소의 사용이 필수적인 요소 이다. 특히 극한효소는 높은 안정성 뿐만 아니라 아직까지 알려지지 않은 새로운 화학반응을 가능 하게 할 수 있어 무한한 잠재력을 지니고 있다. 이
제 화학공학자들이 생명과학지식의 응용을 통하 여 극한효소를 이용한 새로운 생물화학공정의 산 업화를 목표로 연구한다면 또다시 화학공업의 전 성기를 맞을 것으로 기대된다.
21세기 경제의 화두는 단연 생명공학기술(BT) 과 정보통신기술(IT)이다. BT산업은 생명공학 기술을 이용하여 생물체가 가지고 있는 기능과 정 보를 활용하여 인류가 필요로 하는 재화 또는 용 역을 생산하는 산업이다. IT산업은 정보기술을 활 용하여 정보의 생산, 처리, 유통과 관련된 재화 또 는 용역을 생산하는 산업이다. 반면에 BIT(bio information technology)산업은 생명공학기술과 정보기술을 동시에 활용하여 재화 또는 용역을 생 산하는 산업 및 관련 산업을 일컫는다. BT와 IT 기술이 융합된 BIT기술은 단순히 정보통신기술 과 생명공학기술이 접목되었다는 것을 의미하지 는 않는다. BIT기술은 새로운 기술의 개발뿐만 아 니라 기존의 IT 및 BT기술의 연장을 뜻하기도 한 다. IT기술의 한계를 BT기술로 극복할 수도 있고 반대로 BT기술의 한계를 IT기술로 극복할 수도 있는 것이다. 예를 들면 IT기술의 대표적인 상용 화 제품인 컴퓨터의 기술적 한계를 BT기술을 이 용한 바이오컴퓨터, 바이오전자소자, 지능시스템, 생체정보시스템 등으로 극복할 수 있고, 반대로 IT기술을 활용하여 방대한 인간 유전체 정보의
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 21, No. 5, 2003…
609
특/별/기/고
최 정 우
서강대학교 화학공학과 [email protected]
데이터 베이스화 등에 응용할 수도 있는 것이다.
BIT기술은 이밖에도 바이오칩, DNA칩, 바이오센 서, 지능형 반도체, 생체정보단말기 등의 많은 응 용범위를 갖고 있다. 이런 기술은 모두 기존에 발 달한 IT기술과 BT기술의 융합으로만 가능한 것 이다. 이중 미래에 산업전반에 걸쳐 가장 큰 영향 을 미칠 BIT분야로는 생물전자공학을 손꼽을 수 있다.
생물전자 기술은 생물이 가지는 고효율의 정보/
에너지의 전달 및 변환, 전달된 정보의 기억 등을 모방하여 1개의 생물분자가 전자소자의 핵심적 구성요소로서 기능을 갖도록 이를 설계 및 조합하 고 기능성을 갖도록 기판 위에 배열시켜 이를 인 공적으로 구현시키는 기술이다. 이 기술은 생물공 학, 전자공학, 기계공학, 계면공학, 화학공학이 복 합적으로 연계된 종합 시스템으로써, 일본, 미국, 유럽 등 기술 선진국에서는 과거에 상이한 분야에 서 다른 학문적 업적을 확보했던 각 학계들이 공 동적으로 연구를 수행하는 기술융합화 경향이 나 타나고 있다.
생물전자기술을 이용한 제품을 제작하기 위해 서는 소자의 설계 기술 개발과 이를 가능하게 하 여주는 생물분자를 이용한 박막제작, 제작된 소자 에 있어서 생물분자간의 물리화학적인 특성규명 이 필요하며, 이를 위해 생물공학, 화학, 물리, 화 학공학, 기계공학, 전자공학 등 다영한 분야의 전 문적인 기술이 효과적이고 유기적으로 융합될 필 요가 있다. 구체적으로 화학공학 기술자가 생물전 자기술에 기여할 수 있는 부분으로는 생물분자를 이용한 계면에서의 박막제작, 소자제작공정의 확 립, 생물화학공학을 이용한 기능성 생물분자의 대 량생산 등을 들 수 있다. 또한 제작된 소자를 상용 화하기 위한 다양한 공정개발에도 화학공학자의 역할이 필요하다.
특히 화학공학 분야에서는 기존의 전자소자 제
작에서 축적된 다양한 노하우(know-how)를 생 물전자소자의 제작에 직접 응용할 수 있으며, 생 물화학공학 분야에서의 생물분자의 제작 및 대량 생산, 공정분야에서는 생물전자소자의 제작공정 개발 등에 많은 기여를 할 수 있다.
생물전자소자의 제작 기술은 궁극적으로 고집 적도(수조바이트)의 바이오칩 개발을 목표로 한 다. 이를 위해 전자공학에서 제시되는 전자소자제 작기술과 고집적도 회로제작기술, 컴퓨터공학에서 제시되는 연산알고리즘기술, 기계공학에서의 소자 제작 등 여러 학계간의 효과적이고 유기적인 융합 및 기술 개발이 필요하며, 특히 이를 위해서는 화 학공학자의 절대적 참여가 있어야 가능하리라 판 단된다.
생물전자소자는 생명체의 자기조직화, 신호처 리, 정보전달 및 처리 등의 다양한 생체 기능을 모 방하여 생체분자로 구성된 전자소자를 포괄하는 학문이다. 생물전자소자를 제작하기 위해서는 생 물분자 구조의 제한 요소, 주변 조건에 따른 생체 분자의 비활성화, 제조된 소자의 기계적/전기적 물성의 불안정성, 짧은 내구성 등의 다양한 문제 점을 해결해야 한다. 이러한 생체물질의 문제점을 해결하기 위해서는 최근 화학공학분야에서 연구 되어지는 생체분자막의 형성 및 배열구조 특성에 대한 연구와 반도체 제조 공정 기술에 기반을 둔 식각(lithography)기술, 생체분자간의 정보처리 및 전자전달 현상의 규명, 생체분자의 설계 및 제 조 등이 해결되어야만 생물전자소자의 개발이 가 능할 것이다. 생물전자기술은 단기간에 비약적으 로 이루어질 수 있는 것이 아니며 여러 기술의 접 합인 복합기술(hybrid technology)이므로, 장기 간의 연구가 필요하다.
610
…NICE, 제21권 제5호, 2003특/별/기/고
