해수부는 국정과제인 ‘해양신산업 육성’의 세부 과제로서 ‘해양섬유복합소재 및 바이오플라스틱 소재 기술 개발’(2010~2019, 460억원)을 추진하고 있다. 해양바이오소재연구단(연구단장 차형준)의 박진병 이화여대 교수 연구팀은 동 사업의 일환으로 연구를 추진해, 세계 최초로 동 기술 개발에 성공한 것이다.
연구 결과는 저명 저널인 ‘사이언티픽 레포트(Scientific Reports, 피인용지수 5.228)’ 6월호와 ’에스시에스 케탈리시스(ACS Catalysis, 피인용지수 9.307)‘ 12월호에 각각 게재됐다.
이 기술은 녹조류, 미세조류 등에서 쉽게 채취할 수 있는 지방·지방산을 원료로 해 항공기 구조재, 시계 부품 등에 쓰이는 고성능 엔지니어링 플라스틱 등을 만들 때 쓰이는 ‘중쇄 카르복실산’을 친환경적으로 생산하는 생합성 기술이다.
중쇄 카르복실산은 고분자화합물·화합체를 구성하는 단위가 되는 단량체(분자량이 작은 물질, monomer)의 일종이다. 생합성은 생물체의 체내에서 세포의 작용으로 유기 물질을 합성하는 물질대사다.
자연적으로는 거의 존재하지 않는 중쇄카르복실산은 200~300℃ 이상 고온에서 강산화제 등 독성물질을 이용해 제조된다. 이러한 화학적 제조과정은 위험하고 에너지도 많이 소요되며, 제조 후 환경오염물질이 다량으로 배출되는 등 유해성 문제도 제기되고 있다.
반면, 이번에 개발한 기술은 효소 기반의 생합성 공정을 거쳐 상온에서 중쇄 카르복실산을 만들어내기 때문에 에너지 소모율이 낮으며, 물질에 따라 선택적으로 반응하는 효소의 특성 덕분에 유해 부산물도 적게 발생한다는 장점이 있다.
이 기술은 전자기기, 시계부품, 항공기 구조재 등에 사용되는 엔지니어링 플라스틱 원료 생산에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 엔지니어링 플라스틱 시장은 세계적으로 60여조 원(2014년 기준)을 초과하며, 연간 8.2%대 성장이 예상되는 고부가가치 유망 산업이다.