석영 나노면도날 이용한 마이크로 미세조류 파쇄

이산화탄소 전환 미세조류 바이오연료 및 화학소재 생산 실마리

□ 단단하고 두꺼운 미세조류를 물리적으로 파쇄하여 그로부터 유용한 물질을 효과적으로 추출할 수 있는 기술이 소개됐다.

○ 유용 미세조류를 이용한 바이오연료 및 화학소재 생산에 기여할 것으로 기대된다.

□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 정성욱 교수와 오유관 교수(부산 대학교 응용화학공학부) 연구팀이 석영 결정 소재 나노면도날로 미세조류 바이오매스를 더욱 효과적으로 파쇄할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

○ 광합성 미세조류(H. pluvialis)로부터 항산화물질 아스타잔틴(ATX) 등을 얻을 수 있지만, 미세조류의 견고한 다중구조 세포벽 때문에 추출을 위한 전처리과정인 파쇄공정에 많은 에너지가 필요한 실정이었다.

□ 연구팀은 종전 화학적 방법으로 미세조류를 응집시켜 녹이는 마그네슘 유기 나노점토 대신 물리적 방법으로 미세조류를 파쇄시키고자 석영* 나노결정에 주목했다.

○ 상대적으로 합성하기 쉬운 둥근 형태가 아닌 날카로운 경계면을 지닐 수 있는 비등방성(anisotropic) 구조의 석영 나노결정으로 미세조류를 절개하여 파쇄하는 방식을 시도하고자 하였다.

※ 석 영 : 지구에 존재하는 가장 흔한 미네랄 성분으로 보석이나 시계 같은 일상용품부터 전자제품의 핵심부품인 압전진동 소자, 유리, 내열성 세라믹 소재, 금속 성형 및 주조 등 여러 산업분야에까지 다양하게 쓰이고 있다.

※ 비등방성 : 물체의 물리적 성질이 방향에 따라 달라지는 성질

□ 이에 연구팀은 초박형 평판 형태로 석영 나노결정입자를 친환경적으로 대량으로 합성할 수 있는 최적 친환경 수열반응(hydrothermal reaction)을 개발하고 이를 통해 매우 균일한 비등방성 구조를 구현해냈다.

□ 나아가 이렇게 합성된 날카로운 모서리를 지닌 7~8 나노미터 두께의 나노면도칼을 이용해 광합성 미세조류의 단단하고 두꺼운 세포벽을 단시간에 적은 에너지로 파쇄, 아스타잔틴 추출효율(효율 99%)을 끌어올리는 데 성공했다.

□ 한편 사용된 나노면도칼의 효과적인 회수 및 재사용으로 경제성 확보도 용이하다는 설명이다. 연구팀은 이번 연구에 사용된 미세조류 이외에도 단단하고 두꺼운 세포벽을 가진 다양한 산업용 미생물에도 적용할 수 있을 것으로 보고 있다.

□ 과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 기본연구 및 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학공학 분야 국제학술지‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 11월 3일 게재되었다.