반복사용이 가능한 이산화탄소 저감 탄산칼슘 생촉매 복합체 개발

Green Chemistry 표지논문 발표,“탄산무수화 효소의 이산화탄소 고정 능력을 이용, 탄산무수화 효소기능을 지닌 탄산칼슘 복합체 개발”

□ 교육과학기술부(장관 이주호)는 「해양극지 기초원천기술사업」에 참여하고 있는 ‘고려대 구만복 교수 연구팀이 탄산무수화효소(Carbonic anhydrase)를 이용하여 이산화탄소로부터 생촉매 기능을 지닌 탄산칼슘 결정 복합체를 개발 하였다.’ 라고 밝혔다.

□ 탄산칼슘 결정 복합체는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 저농도 기체상태에서 산업적으로 활용 가능한 카보네이트로 만드는데 필요한 기술로,
○ 지금까지 이산화탄소는 기체상에서 활용할 수 있는 방안이 없었으며, 고농축된 이산화탄소에 칼슘을 첨가하여 건축자재 등 일부 산업적으로 활용하거나, 지하에 매장하여 왔으나
○ 이번 연구를 통해 기체상의 이산화탄소를 저농도에서 산업적으로 활용 가능한 카보네이트로 변환하는 것이 가능해 졌다.

□ 또한, 그동안 기체상 이산화탄소의 산업적 활용을 위해서는 첨가제로 고가이면서 1회성인 생촉매 효소를 이용하는 연구가 진행되었으나
○ 이번에 개발된 탄산칼슘 복합체는 50일이 넘는 시간동안 13회 이상의 재사용에도 본래의 85% 이상의 활성도를 유지하는 등 반복사용이 가능하면서도 매우 강력한 생촉매로서의 기능을 나타내어,
○ 향후 생체-결정화(Biomineralization) 관련 연구 및 탄산칼슘의 생촉매 분야로의 응용연구를 가속화 시킬 수 있을 것으로 전망된다.

□ 이를 위해 연구팀은 탄산무수화 효소를 이용하여 공기 중의 이산화탄소를 높은 농도의 탄산수소이온으로 변환 한 후 칼슘 이온과의 반응을 통해 탄산칼슘 복합 결정체를 만들었으며
○ 탄산칼슘 결정의 표면적을 안정적으로 높이기 위해 우선 폴리-에틸렌글라이콜(PEG)을 이용하여 탄산칼슘 결정을 표면적이 넓은 타원 형태로 고정하면서 자성나노입자를 이용한 자성 분리 능력을 첨가함으로써 뛰어난 안정성 및 반응성을 지닌 기능성 탄산칼슘 복합체를 개발하였다.

□ 구만복 교수는 “이번 연구성과로 인해 향후 지구온난화에 직접영향을 끼치는 온실가스(CO2)를 비교적 값이 싼 저농도에서 직접 산업적으로 활용할 수 있게 되었고, 조만간 탄산무수화 효소를 해양 미생물인 두날리엘라 종(Dunaliella sp.)로부터 대량생산해서 효소구입에 소요되는 비용도 또한 획기적으로 절감할 수 있게 될 것이다”라고 연구의의를 밝혔다.

□ 이번 연구는 고려대 구만복 교수(48세)와 황이택 박사, 강해민 연구원이 주도하였으며,
○ 세계적 권위의 학술지인 Green Chemistry(인용지수 IF 6.320)에 지난 7월 23일자 on-line에 cover page article로 하이라이트 되어 소개되었고, Green Chemistry 8월호에 인쇄 출판될 예정이다.
(논문명 : Carbonic anhydrase assisted calcium carbonate crystalline composites as a biocatalyst)

붙임 1 : 상세 연구내용 / 붙임 2 : 그림설명 / 붙임 3 : 용어설명

출처 : 교육과학기술부