나무 바이오에탄올 생산 걸림돌 해결

국내 연구진이 나무를 이용해 바이오에탄올을 생산하는 데 걸림돌이 돼 온 리그닌 성분을 효율적으로 분해하는 데 성공했다. 전 세계적인 식량부족의 원인으로 지목돼 온 옥수수, 사탕수수 등의 1세대 바이오에탄올을 대체할 수 있는 기반기술로 평가된다.

산림청 국립산림과학원 임산공학부 이성숙 박사팀은 나무를 썩게 하는 버섯의 일종인 겨울우산버섯에서 리그닌을 분해하는 라카아제 유전자를 분리한 뒤 유전자 조작을 통해 효소의 활성을 크게 높였다고 19일 밝혔다.

현재 널리 사용되는 옥수수나 사탕수수를 이용한 바이오에탄올은 곡물가격 상승과 식량 부족 등 ‘애그플레이션’을 일으키는 한계가 있다. 이에 따라 대안으로 목재에서 바이오에탄올을 생산하는 연구가 경쟁적으로 진행되고 있다. 특히 바이오에탄올 최대 소비국인 미국의 경우 식량부족 문제에 대비하기 위해 2020년까지 바이오에탄올 중 절반가량을 옥수숫대 등 목질계 원료로 만들겠다는 목표를 세운 상태다.

그러나 목재는 바이오에탄올 생산에 활용할 수 있는 셀룰로오스에 분해가 어려운 리그닌이 결합한 구조로 돼 있어 공정 상용화에 걸림돌로 지목돼 왔다. 셀룰로오스는 목재의 50~60%, 리그닌은 20~30%를 차지한다.

이 박사팀은 야생 겨울우산버섯의 백색부후균에서 리그닌을 분해하는 라카아제 유전자를 분리, 이 유전자를 다시 버섯의 원형질에 주입하는 방법으로 형질이 전환된 유전자조작(GMO) 버섯을 만들었다.

연구팀이 형질전환 버섯의 리그린 분해능력을 측정한 결과 야생 백색부후균보다 4배 이상 향상됐으며 실제 소나무를 대상으로 한 실험에서도 60일간 20% 이상의 중량감소(분해) 효능이 검증됐다.

특히 이 버섯은 리그닌과 구조적으로 유사한 환경호르몬 노닐페놀의 분해에서도 뛰어난 능력을 나타내 환경정화용 미생물로도 활용이 가능할 전망이다.

박건형기자