국립부경대 학부생들, 생분해성 플라스틱 원료 ‘3-HP’ 상용화 가능성 제시

- 국제학술지 <Process Biochemistry>에 논문 게재

국립부경대학교(총장 배상훈)는 화학공학과 학부생들이 생분해성 플라스틱 원료로 주목받는 ‘3-HP’ 화합물의 상용화를 위한 새로운 합성 방식을 제시했다고 밝혔다.

국립부경대 화학공학과 4학년 조한주, 구병수, 전민경 학생은 논문 ‘In vitro enzymatic production of 3-hydroxypropionic acid from glycerol via CoA-independent pathway’(지도교수 임성인)를 SCIE급 국제학술지 <Process Biochemistry> 149호(2025년)에 최근 게재했다.

이들은 이 논문에서 ‘두 가지 효소(GDHt, KGSADH)의 연쇄반응을 통한 시험관 내에서의 3-HP 생산’이라는 새로운 접근 방식을 제시했다.

3-HP는 친환경적, 경제적 가치를 인정받는 다용도 고부가가치 화합물이지만, 생산성과 수율이 떨어져 상용화에 어려움을 겪고 있다. 현재 3-HP 생산 방법인 미생물배양생산법은 생산 중간물질(3-HPA)이 세포독성을 유발해 3-HP 생산성을 저해하는 한계가 있다. 또 다량의 노폐물이 포함된 배양액으로부터 3-HP를 고순도로 정제하는 비용 또한 만만치 않다.

이 같은 문제를 해결하기 위해 관련 분야 학계와 업계에서는 3-HP의 배양 및 정제에 대한 여러 접근을 시도하고 있지만, 국립부경대생들은 세포가 아닌 시험관 생산이라는 새로운 방식으로 연구에 나섰다.

이들은 3-HP 합성에 사용되는 효소인 GDHt, KGSADH를 최적화 조건에서 재조합 발현 및 정제에 성공했다. 각 효소의 활성을 정밀하게 측정해 정량적인 활성지표를 제시함으로써 정제된 효소의 품질을 입증했다. 시험관 내에서 두 효소의 연쇄반응 통해 글리세롤로부터 3-HP를 합성함에 따라 중간물질(3-HPA)에 의한 생산 저해 요소도 극복했다.

임성인 지도교수는 “이 연구는 시험관 내 3-HP 대량 생산 가능성을 입증했다는 의의가 있다. 기존 미생물 배양에 의한 3-HP 생산의 걸림돌이었던 3-HPA 축적 및 세포독성 문제를 해결하고, 산물 분리 공정을 단순화하여 경제성 있는 3-HP 생합성 공정의 밑그림을 제시했다.”라고 밝혔다.

조한주 학생은 “연구실 학부 인턴으로 참여해 많은 시행착오를 거치면서도 연구팀원들이 의기투합해 끈기 있게 실험하며 효소 발현에 성공해 정말 기쁘다. 앞으로 추가 연구도 진행하며 시험관 생산 시스템의 문제점도 보완하고, 여러 기술을 접목해 국내에서 3-HP 상용화를 이루는 데 기여할 수 있도록 노력하겠다.”라고 말했다.

※ 붙임사진: 왼쪽부터 조한주, 구병수, 전민경 학생.