KAIST, 석유 대신 미생물로 나일론 핵심 원료 만든다

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 재생 가능 탄소원인 글리세롤을 이용해 나일론 6와 나일론 6,6(Nylon 6,6)의 핵심 단량체 3종을 생산하는 대장균 기반 모듈형 플랫폼을 개발했다고 31일 밝혔다.

나일론 6,6와 나일론 6는 우수한 내열성·기계적 강도를 바탕으로 섬유, 자동차, 전기·전자 부품 등 다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용되는 대표적인 폴리아마이드 소재다.

그러나 이들 소재의 핵심 단량체인 아디픽산, 헥사메틸렌다이아민, 엡실론 카프로락탐은 대부분 석유화학 공정으로 생산되고 있어, 높은 에너지 투입과 온실가스 배출 등 환경적 부담이 크다.

이런 문제를 해결하기 위해, 연구팀은 생산 경로를 상류와 하류 균주로 나누어, 각각 아디픽산과 헥사메틸렌다이아민, 엡실론 카프로락탐을 효율적으로 생산하도록 설계했다.

효소 조합 최적화와 AI 기반 효소 성능 개선, 지연 접종 전략을 활용해 생산성을 높였다. 발효 공정에서 아디픽산은 6g/L까지 생산했으며, 헥사메틸렌다이아민과 엡실론 카프로락탐 생산도 세계 수준에 이르렀다.

이는 기존 석유화학 공정 의존도를 낮추는 친환경 바이오 생산 기술로 큰 의미가 있다.

이번 연구 결과는 안다희 박사가 제1저자로 참여해 미국국립과학원회보(PNAS)에 5월 4일 게재됐으며, 과기정통부가 지원하는 친환경 화학기술 및 합성생물학 원천기술 개발사업의 지원을 받았다.

이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 나일론 6와 나일론 6,6 생산에 필요한 핵심 단량체를 재생 가능한 탄소원으로부터 생산할 수 있는 모듈형 미생물 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “앞으로 효소와 대사 흐름을 더욱 고도화해 생산성을 높이고, 다양한 바이오 기반 고분자 원료를 지속 가능하게 생산할 수 있는 핵심 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.

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