[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 이창수 교수 연구팀과 공동으로 산소가 없는 매립지 침출수 환경에서 생분해성 플라스틱의 분해 정도와 관련 미생물 활동을 분석했다고 10일 밝혔다.

연구팀은 생분해성 플라스틱인 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 매립지 침출수에 넣고 산소가 없는 35℃ 환경에서 최대 320일간 배양했다. 비교를 위해 일반 플라스틱인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)도 함께 실험했다. 분해 정도는 플라스틱 속 탄소가 메탄과 이산화탄소 등 기체로 전환된 비율인 무기화율로 측정했다.

실험 결과 PHB는 17일 만에 무기화율 99.9%에 도달했다. PLA는 초기 약 20일간 분해가 더뎠지만 이후 점차 분해가 진행돼 320일 후 83.6%를 기록했다. 반면 PBAT는 320일이 지나도 2.7%에 그쳤고, LDPE는 0.4%에 머물렀다. 통상 고온 퇴비화 조건에서 분해가 잘되는 것으로 알려진 PLA가 35℃ 무산소 조건에서도 장기간에 걸쳐 상당 수준 분해된 점이 확인됐다. 전자현미경 관찰에서는 PLA 표면의 균열과 손상 부위에 미생물이 모여 만든 바이오필름도 발견됐다.

연구팀은 플라스틱 표면 미생물의 유전자 활동도 함께 분석했다. DNA를 분석하는 메타게놈과 RNA를 분석하는 메타전사체 기법을 활용한 결과, 복원한 미생물 유전체 238개 중 118개에서 PHB 또는 PLA 분해효소 후보 유전자가 발견됐다. 이 가운데 실제로 유전자가 작동한 흔적이 확인된 유전체는 49개였다. 분해 관련 유전자 활동은 침출수보다 플라스틱 표면의 바이오필름에서 더 높게 나타났다.

연구팀은 유전자 활동이 확인됐다고 해서 해당 미생물이나 효소가 실제로 플라스틱을 분해한다고 단정할 수는 없으며, 실제 분해 기능은 후속 실험으로 검증해야 한다고 설명했다. 또 이번 결과는 35℃ 실험실 조건에서 얻은 것으로 실제 매립지에서도 동일한 속도와 비율로 분해된다는 의미는 아니라고 덧붙였다.

명재욱 교수는 "생분해성 플라스틱도 어디에 버려지고 어떤 미생물이 활동하느냐에 따라 분해 정도가 크게 달라진다"고 말했다.

이번 연구에는 스위스연방수생과학기술연구소 박사후연구원 최신형 박사(KAIST 졸업)와 홋카이도대학교 박사후연구원 최형민 박사(UNIST 졸업)가 공동 제1저자로 참여했으며 UNIST 이창수 교수와 KAIST 명재욱 교수가 공동 교신저자를 맡았다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난달 20일 게재됐다. 연구는 현대자동차 정몽구 재단, 과학기술정보통신부·한국연구재단 우수신진연구 지원사업, 해양수산부 해양산업 수요기반 기술개발사업, KAIST Grand Challenge 30 Program의 지원을 받아 수행됐다.

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