주요 온실가스인 메탄 분해하는 메탄자화균 발견

울산 무제치늪 이탄습지에서 매탄자화균 2균주 발견

매탄 뿐만 아니라 염화비닐도 분해해

[ 위즈덤 아고라 / 손유진 객원기자 ] 최근 울산광역시 이탄습지에서 주요 온실가스인 메탄을 분해하는 메탄자화균 2균주를 발견했다. 이번 연구는 환경부 소속 국립생물자원관과 윤석환 카이스트 교수진이 협력하여 얻은 결과이다. 특히 이 메탄자화균은 유해화학물질인 염화비닐까지 분해할 수 있는 것으로 확인돼 미생물을 활용한 생물산업에 큰 도움이 될 전망이다.

메탄의 지구 온난화 지수는 이산화탄소에 비해 약 21배 정도 큰 것으로 알려졌으며, 지구 온난화의 주범 중 하나이다. 

메탄자화균은 메탄을 메탄올(알코올)로 분해(산화)해 에너지원으로 사용하며 살아가는 세균으로, 지금까지 약 60여 종이 학계에 보고됐다. 균주에 따라 산소가 없는 이탄층 같은 토양에서 만들어지며 메탄의 90%까지 분해한다고 알려져 있다. 

이번에 발견된 메탄자화균 2균주는 메틸로모나스(Methylomonas) JS1와 메틸로시스티스(Methylocystis) MJC1이며, 울산광역시에 위치해 있는 우리나라의 대표적인 이탄습지인 무제치늪에서 발견되었다. 이탄습지는 식물의 잔해가 미생물 분해가 잘 되지 않은 상태로 진흙과 함께 소택지(물에 잠겨있거나 젖어 있는 땅)의 물 밑에 쌓여있는 토양층을 가진 습지다. 이러한 이탄습지는 전체 지구 면적의 3%에 불과하지만, 지구 탄소의 약 ⅓을 저장하는 탄소 저장고이자 가장 중요한 탄소 흡수원이다. 이탄층에는 산소 공급이 차단되어, 산소가 있으면 살아갈 수 없는 혐기성 고균이 있고, 그들이 메탄가스를 만들어낸다. 그리고 그 메탄가스로 살아가는 메탄자화균이 많이 분포되어있을 것이라고 추정되고 있다. 

새로운 2균주의 메탄자화균은 메탄뿐만 아니라 환경오염을 일으키는 염화비닐에 대한 분해 능력도 확인됐다. 폴리염화비닐(PVC) 수지의 원료로 사용되는 유해화학물질 염화비닐은 연간 130억 kg이 생산된다. 이는 산업용 금속용제와 희석제 및 세척제로 사용되는 트리클로로에틸렌, 트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌 등의 원료이기도 하다.

메탄자화군인 메틸로시누스 트리코포리움(methylosinus trichosporium) OB3b이 염화비닐 분해 기능을 가지고 있어서 이번 메탄자화균도 그러한 기능을 가지고 있는지 확인한 결과, 염화비닐 분해 능력을 가지고 있다는 것이 발견되었다. 

염화비닐은 플라스틱, 파이트 등에 주요 사용되는 폴리염화비닐수지의 원료로 할로겐족 원소 중 하나인 염소가 결합된 분자이기 때문에 분해가 어렵다. 따라서 환경오염의 주범으로 인식되어 왔다. 염화비닐 분해는 혐기성(산소가 있으면 살 수 없는 생물) 세균을 이용한 연구를 진행해왔지만, 혐기성 세균은 배양이 어려워서 활용에 한계가 있다고 드러났다. 따라서 산소가 있는 환경에서도 염화비닐을 분해할 수 있는 새로 발견된 메탄자화균의 활용성이 높을 것이다. 

연구진들은 새로운 메탄자화균이 각종 생물산업에 활용도가 높을 것을 보고 올해 상반기 안으로 특허를 출원할 계획이다. 생물산업계에서 메탄자화균을 이용해 메탄을 알코올로 전환하고, 생물고분자(바이오폴리머)를 생산하는 등의 연구가 진행되고 있기 때문이다.