석유 아닌 대장균으로 '접착제 소재' 만든다

KAIST 연구팀, 포도당으로 접착제용 고분자 생산 [아이뉴스24 정종오 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 대장균을 이용해 포도당으로부터 새로운 바이오 기반 고분자를 만들었다. 이 소재가 핫멜트 접착제로 활용될 수 있는 접착 성능과 열적 특성을 갖는다는 것을 확인했다.KAIST(총장 배충식) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 대장균의 유전자와 대사과정을 조절해 포도당으로부터 접착제 소재를 생산하는 ‘미생물 세포공장’을 개발했다.연구팀은 미생물이 원하는 물질을 생산하도록 설계하는 시스템대사공학(Systems Metabolic Engineering)을 활용해 대장균의 대사경로를 새롭게 설계했다. 이를 통해 포도당으로부터 생분해성 고분자의 일종인 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA) 계열의 새로운 접착제 소재인 poly(4HB-co-PhLA)와 poly(3HB-co-4HB-co-PhLA)를 생산하는 데 성공했다.KAIST 연구팀이 포도당으로부터 접착제 소재를 생산하는 ‘미생물 세포공장’을 개발했다. [사진=KAIST]핫멜트 접착제(Hot-melt adhesive, HMA)는 쉽게 말해 ‘글루건 접착제’처럼 열을 가하면 녹고 식으면 굳으면서 물체를 붙이는 접착제다. 별도의 유기용매가 필요 없고 빠르게 접착할 수 있어 포장재부터 가구, 전자제품, 자동차, 건축자재 등 다양한 산업에서 널리 사용된다.현재 핫멜트 접착제 대부분은 에틸렌-비닐아세테이트(Ethylene-vinyl acetate, EVA)와 같은 석유 유래 고분자를 기반으로 한다. 접착 성능은 뛰어난데 자연에서 쉽게 분해되지 않아 폐기물과 미세플라스틱 문제로 이어질 수 있다. 생분해성 포장재를 사용하더라도 이를 붙이는 접착제가 분해되지 않으면 제품 전체의 친환경성을 떨어뜨릴 수 있다.연구팀은 이를 해결하기 위해 미생물이 포도당과 같은 재생 가능한 원료로부터 만들 수 있는 생분해성 고분자 PHA에 주목했다. PHA는 어떤 성분을 어떤 비율로 구성하느냐에 따라 유연성·강도·내열성 등 소재의 특성을 조절할 수 있다.연구팀은 이 원리를 이용해 서로 다른 특성을 갖는 4-하이드록시부티레이트(4HB)와 페닐락테이트(PhLA)를 고분자로 만들었다. 4HB는 소재를 부드럽고 잘 달라붙게 하고, PhLA는 단단함과 열에 견디는 성질을 높인다. 즉 ‘잘 붙는 성질’과 ‘열에 잘 견디는 성질’을 조합해 접착제의 성능을 조절한 것이다...