수십만 년 걸리는 이산화탄소 청소, 미생물로 앞당긴다 [사이언스 브런치]

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유용하 기자

수정 2026-08-30 17:30

입력 2026-08-30 17:30

구글에서 서울신문 먼저 보기

세줄 요약

미생물 시데로포어로 암석 풍화 가속 연구
감람석 녹층 제거로 이산화탄소 흡수 증대
바닷물 실험서 풍화 속도 2.6배 증가 확인

바위가 물과 공기에 노출돼 부서지고 녹는 암석 풍화는 지구의 천연 온도조절 장치다. 규산염 광물이 풍화되면 대기 중 이산화탄소가 물속에서 중탄산염 형태로 포집되고 이것이 바다로 흘러들어가 기온을 낮추는 식이다. 문제는 이런 순환이 수십만 년 단위로 움직인다는 점이다. 그래서 잘게 부순 규산염 암석을 농경지나 바다에 뿌리는 ‘강화 암석 풍화’(ERW)가 등장했지만 이것 역시 진행 속도가 생각만큼 빠르지 않아 경제성을 확보하지 못했다.

이런 가운데 미국 하버드대 의대 시스템생물학과, 하버드대 와이스 생명공학 연구소, 스탠퍼드대 지구시스템과학과 공동 연구팀은 미생물을 이용해 바위가 잘게 부서지고 녹는 암석 풍화 속도를 높여 대기 중 이산화탄소를 제거하는 방식을 개발했다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 8월 28일 자에 실렸다.

미생물을 이용해 바위를 잘게 부수고 녹는 속도를 높여 이산화탄소를 포집하는 기술이 나왔다. 미국 하버드대 와이스 생명공학 연구소 제공 — 미생물을 이용해 바위를 잘게 부수고 녹는 속도를 높여 이산화탄소를 포집하는 기술이 나왔다.

미국 하버드대 와이스 생명공학 연구소 제공

연구팀은 세균이 철을 확보하려고 분비하는 작은 분자인 ‘시데로포어’에 주목했다. 감람석 같은 규산염 광물이 녹으면 마그네슘, 철, 규산이 나오는데 이때 방출된 철이 공기와 만나면 물에 녹지 않는 산화철이 돼 광물 표면을 코팅한다. 일종의 녹인데 이 녹층이 더 이상의 용해를 막아 풍화 속도를 떨어뜨린다. 시데로포어는 이 녹을 다시 녹이는 일종의 광물 표면의 녹을 벗겨내는 역할을 한다.

연구팀은 자체 제작한 생물반응기를 이용해 자연 상태의 세균이 언제 시데로포어를 만드는지 분석했다. 그 결과 철이 든 광물이 아주 조금만 있어도 시데로포어 생산이 완전히 멈춰버린다는 사실을 확인했다. 이에 연구팀은 해양세균 중 하나인 ‘알테로모나스 마클레오디’의 유전자를 조작해 주변 철 농도와 무관하게 시데로포어를 계속 만들도록 했다.

연구팀은 이렇게 유전자 조작된 시데로포어를 바닷물 환경에서 실험했다. 연구팀은 감람석 모래 수 ㎏을 보스턴 항에서 길어온 정제하지 않은 바닷물에 잠기게 한 뒤 소형 생물반응기 여러 대를 가동했다. 그 결과 풍화 속도가 2.6배 증가하고 반응기 기준으로 하루에 대기 중 이산화탄소 0.5g을 흡수했다. 하루 0.5g은 성인 한 명이 약 15분 동안 내쉬는 이산화탄소 수준이다.

연구를 이끈 파엘라 실버 하버드대 교수는 “이번 연구는 합성생물학을 이용해 지질학적 시간 규모의 과정을 앞당길 수 있다는 원리를 입증했다는 데 의미가 크다”며 “인류가 연간 배출하는 이산화탄소가 수백억t이라는 점을 감안할 경우 실용성을 확보하기 위해서는 경제성 있는 먹이, 광물 공급원 확보, 유전자변형 미생물을 실제 해양 환경에 적용할 때 발생할 수 있는 문제점 등에 대해 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

유용하 과학전문기자

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