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'폴리하이드록시알카노에이트' 검색결과
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대장균이 포도당 먹고 '접착제 원료' 만든다…KAIST, 석유계 소재 대체 가능성 열어 [경제일보] 석유화학 공정 대신 대장균을 이용해 핫멜트 접착제용 고분자를 생산하는 기술이 개발됐다. 포도당을 원료로 미생물이 기능성 소재를 직접 만들도록 대사경로를 설계한 방식이다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 시스템대사공학을 활용해 대장균에서 새로운 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 계열 고분자를 생산하고 핫멜트 접착제로 활용할 수 있는 접착·열적 특성을 확인했다고 17일 밝혔다. 시스템대사공학은 미생물의 유전자와 세포 내 대사 흐름을 분석해 원하는 물질을 생산하도록 경로를 재설계하는 기술이다. 연구팀은 대장균이 포도당을 분해하는 과정에서 특정 고분자 구성 성분을 만들고 이를 세포 안에 축적하도록 대사경로를 조정했다. 석유에서 고분자를 합성한 뒤 접착 성능을 부여하는 기존 공정과 달리 재생 가능한 탄소원을 이용해 기능성 소재를 생산하는 구조다. 연구팀이 주목한 PHA는 미생물이 탄소와 에너지를 저장하기 위해 세포 안에 만드는 폴리에스터 계열 고분자다. 어떤 단량체를 어느 비율로 결합하느냐에 따라 단단함과 유연성, 녹는 온도 등을 바꿀 수 있다. 연구팀은 이 특성을 활용해 열을 가하면 녹고 온도가 내려가면 굳는 핫멜트 접착제에 필요한 물성을 구현했다. 핫멜트 접착제는 유기용매를 사용하지 않고 가열과 냉각만으로 빠르게 접착할 수 있어 포장재와 책 제본, 가구, 전자제품, 자동차 내장재, 건축자재 등에 쓰인다. 현재 널리 사용되는 제품은 에틸렌-비닐아세테이트(EVA) 등 석유에서 유래한 열가소성 고분자를 주원료로 한다. 접착 속도와 가공성이 우수하지만 제품 폐기 후 쉽게 분해되지 않는다는 한계가 있다. 특히 생분해성 필름이나 종이 포장재를 석유계 접착제로 붙이면 포장재 전체의 분리·재활용 또는 생분해 과정에 영향을 줄 수 있다. 접착제가 차지하는 비중은 작더라도 서로 다른 소재가 결합하면 폐기 단계에서 처리가 복잡해지기 때문이다. 바이오 기반 핫멜트 접착제가 상용화되면 포장재의 기초 소재뿐 아니라 접합 공정까지 친환경 소재로 전환할 여지가 생긴다. 이번 연구의 의미는 대장균이 단순한 범용 바이오플라스틱을 생산하는 데 그치지 않고 용도가 정해진 기능성 고분자를 만들도록 설계했다는 데 있다. KAIST 이상엽 교수팀은 앞서 시스템대사공학을 이용해 방향족 폴리에스터 원료와 비천연 PHA 등을 미생물로 생산하는 연구를 이어왔다. 이번에는 고분자의 조성과 물성을 접착 용도에 맞춰 설계하면서 바이오제조의 적용 범위를 완제품 소재 쪽으로 넓혔다. 산업화 단계에서는 균주가 포도당을 고분자로 전환하는 수율과 배양액 단위당 생산량, 고분자 회수·정제 비용이 관건이다. 기존 EVA계 제품과 비교한 접착강도와 내열성, 반복 가열 안정성, 보관 수명도 용도별로 검증해야 한다. 이상엽 특훈교수는 “미생물의 대사를 정밀하게 설계해 고분자를 생산하는 데서 나아가 기능성 소재를 직접 생산할 수 있음을 보여준 연구”라며 “석유 기반 접착제뿐 아니라 여러 기능성 고분자를 지속 가능한 방식으로 생산하는 바이오제조 기술로 확대할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 성과가 석유계 접착제를 대체할 기술로 이어지는지는 실험실 수준의 물성 구현을 넘어 대량 배양과 정제 공정에서도 성능과 가격을 유지하는지에 달렸다. 포장·제본 등 비교적 요구 성능이 낮은 분야부터 실제 제품에 적용해 접착력과 생분해성을 함께 검증하는 과정이 다음 단계가 될 것으로 보인다.2026-09-17 08:47:46
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