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이산화탄소 자원화 해법, 실크에서 찾다
생체모방 통한 이산화탄소 자원화 촉매 개발
기사입력: 2017/07/24 [09:37]  최종편집: TIN 뉴스
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      ▲ 포스텍 화학공학과 차형준 교수

급격한 기후변화의 주범으로 꼽히고 있는 온실가스는 이산화탄소의 과다한 배출에서 기인한다. 이에 이산화탄소 저감 기술 뿐 아니라 이산화탄소를 인공뼈나 플라스틱 같은 새로운 자원으로 만드는 시도가 연구를 통해 진행되고 있는 상황.

 

포스텍(포항공과대학) 화학공학과 차형준 교수 연구팀과 영남대 화학생화학부 김창섭 교수가 탄산무수화효소와 누에고치의 실크단백질을 기반으로 단백질 하이드로젤 형태의 새로운 생물 촉매를 개발했다.

 

탄산무수화효소는 이산화탄소를 물과 반응시켜 중탄산염이라는 물질로 자연적인 반응보다 천만 배 빠르게 만드는 효소다. 여기서 만들어진 중탄산염으로 새로운 탄소화합물을 만들어낼 수 있다. 이렇게 만들어진 화합물은 인공뼈, 칼슘보조제와 같은 새로운 탄산화합물은 물론, 시멘트, 플라스틱, 종이와 같은 공업용 재료로도 활용되어 이산화탄소 저감은 물론 높은 경제성으로 주목을 끌었다. 

 

하지만 탄산무수화효소는 연구실이 아닌 산업 환경에서는 안정성이 낮아 실제로 상용화하거나 활용하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 누에를 외부환경에서 보호하는 누에고치의 실크단백질에 관심을 가졌다. 실크섬유의 단백질은 다른 단백질에 비해 튼튼한 물리적 특성을 가지고 있다. 연구팀은 탄산무수화효소가 활성에 영향을 미치지 않는 타이로신 잔기를 포함하고 있는 점에 착안, 누에고치의 실크섬유 형성 메커니즘을 모방했다. 탄산무수화효소를 캡슐화해 낮은 안전성을 보완한 것.

 

따라서 단백질 하이드로젤 촉매는 이산화탄소 전환 능력이 우수할 뿐 아니라, 강성과 탄성이 높아 우수한 물리적 특성을 가지고 있다. 또 안정성이 뛰어나고 재사용 가능성도 높아 산업현장에 활용할 수 있다. 

 

연구결과는 네이처 자매지인 ‘엔피지 아시아 머터리얼즈(NPG Asia Materials)’ 6월 30일자에 게재됐다.

 

박원호 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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