화학뉴스

국내 연구진이 미생물을 이용한 친환경 나일론(Nylon) 제조 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀은 과학기술정보통신부가 지원하는 기후환경연구개발사업의 바이오 화학 산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발 과제의 지원을 받아 나일론-5의 단량체인 발레로락탐(Valerolactam)을 생산하는 미생물 균주 개발에 성공했다.
발레로락탐은 나일론-5과 나일론 6,5의 중요한 단량체로 나일론-5는 탄소 5개 단위 단량체로 이루어진 고분자, 나일론 6,5는 탄소 6개와 5개 단위의 2가지 단량체로 이뤄진 고분자이다.
우수한 가공성과 가볍고 질기다는 장점으로 의류 뿐만 아니라 배드민턴 라켓 줄, 어망, 텐트, 기어 부품 등 다양한 산업 전반에 활용되고 있다.
기존 석유화학 베이스의 화학적 발레로락탐 생산은 극한 반응조건과 유해 폐기물 생성이라는 문제가 있었으나 연구팀은 코리네박테리움에 발레로락탐 생산 합성 대사회로를 만들고 바이오매스인 포도당을 탄소원으로 사용해 고부가가치 발레로락탐을 생산할 미생물 균주를 개발했다.
연구팀은 2017년 대장균을 대사공학적으로 개량해 발레로락탐을 세계 최초로 생산하는 전략을 제시한 바 있다. 다만 당시 낮은 발레로락탐 생산능력과 부산물 생성과 같은 한계가 있었다.
연구팀은 미생물의 발레로락탐 생산능력을 향상하고 개발한 균주에 추가로 부산물 제거를 위한 시스템 대사공학 전략을 도입했으며 유전자 스크리닝을 통해 부산물 5-아미노발레르산(5-Aminovaleric Acid)의 생성을 줄이는 데 성공했다.
또한, 발레로락탐 생산을 위한 대사 흐름을 강화해 기존 대비 6.17배 높은 세계 최고 농도(76.1g/L)의 발레로락탐을 고효율로 생산하는 것에 성공했다. 
한태희 KAIST 박사는 “미생물을 베이스로 나일론 단량체인 락탐을 고효율로 생산하는 친환경 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “미생물 베이스 바이오 고분자 산업이 석유화학 베이스 화학산업 대체에 기여할 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 7월12일 국제 학술지 대사공학지(Metabolic Engineering)에 게재됐다. (김진희 기자)