이진원

석유화학 기반의 1,2-프로판다이올(1,2-PDO) 생산은 고온, 고압, 유독 부산물 등의 문제점을 가집니다. 또한 바이오 기반 생산도 고가 원료 사용 및 효율성 한계가 있었습니다. 본 기술은 풍부하고 저렴한 메탄올을 활용하여 이러한 문제를 해결합니다. 유전자 재조합된 메틸영양세균(메틸로박테리움 엑스토르켄스)과 최적화된 2단계 배양 방법을 통해 1,2-PDO 생산량을 최대 376% 증가시키고 생산 시간을 71% 이상 단축하여, 신속하고 효율적인 1,2-PDO 대량 생산을 가능하게 합니다. 이 기술은 친환경적이며 경제적인 1,2-PDO 생산의 새로운 길을 제시합니다.

고가 및 제한적인 포스포에놀피루브산 카르복실화 효소(PEPC)의 대량 생산과 이산화탄소 저감 기술의 필요성이 증대되고 있습니다. 본 기술은 글라시에콜라 종 PEPC 유전자의 코돈 최적화를 통해 고활성 PEPC를 대장균에서 효율적으로 발현시키는 방법을 제시합니다. 이를 통해 옥살로아세테이트 및 말산 등 유기산 생산 수율을 최대 20배까지 향상시키며, 이산화탄소 고정화에도 기여하는 혁신적인 솔루션입니다. 본 원천기술은 친환경 바이오 산업 발전에 크게 기여할 것입니다.

본 발명은 지구온난화의 주원인인 이산화탄소 저감을 위한 혁신적인 해결책을 제시합니다. 해양 박테리아 Photobacterium profundum SS9 유래의 포스포에놀피루브산 카르복실화효소(PEPC)를 대장균 시스템에서 효율적으로 생산하는 방법을 개발하였습니다. 이는 PEPC 유전자의 코돈 최적화를 통해 고활성 효소를 대량 생산 가능하게 하며, 특히 저온 및 염기성 조건에서도 우수한 효소 활성을 유지하는 것이 특징입니다. 이 기술은 이산화탄소 고정화 기술 발전에 기여하여 환경 문제 해결에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

기존 1,3-부타디엔 제조 공정은 발효 부산물인 아세트산 처리의 어려움과 낮은 탄소효율로 인해 경제성 및 친환경성에 한계가 있었습니다. 본 기술은 미생물 발효를 통해 생성된 에탄올과 함께, 기존에는 폐기되던 아세트산을 아세트알데히드로 전환하여 공정에 재투입하는 혁신적인 방법을 제시합니다. 이를 통해 1,3-부타디엔의 생산 수율과 탄소효율을 획기적으로 높이고, 발효 폐수 내 유기물 함량을 줄여 친환경적인 생산 공정을 구현합니다. 특히, 탄소효율을 22%까지 향상시켜 경제성과 환경성을 동시에 확보하였습니다. 이 기술은 고순도 1,3-부타디엔의 경제적, 친환경적 생산을 가능하게 하여 관련 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것입니다.

기존 하이드로탈사이트 제조법은 비표면적 및 염기도 제어에 한계가 있었으며, 고가이거나 불안정한 전구체를 사용하는 문제가 있었습니다. 본 특허 기술은 저렴하고 취급이 용이한 에폭사이드 기반 졸-겔법을 활용하여 이러한 문제점을 해결합니다. 이 방법으로 제조된 하이드로탈사이트 유사 화합물은 넓은 비표면적(30~120 ㎡/g)과 조절 가능한 염기도(등전점 9.3~9.9)를 가지며, 비정질 3가 금속 산화물 겔에 결정이 분산된 독특한 구조를 형성합니다. 따라서 수처리 공정, 이온교환수지, 염기 촉매 전구체 등 다양한 산업 분야에서 탁월한 성능을 발휘할 수 있습니다. 본 기술은 하이드로탈사이트의 활용도를 크게 높일 수 있는 혁신적인 솔루션을 제공합니다.

테르페노이드 생산 과정의 비효율성과 미생물의 세포독성 문제는 바이오 산업의 주요 과제였습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하고자 메발론산 생산 능력이 뛰어나고 테르페노이드 세포독성에 대한 내성이 높은 형질전환 미생물을 개발하였습니다. 특히, 외래 mvaE 및 mvaS 유전자와 더불어 atoB 유전자를 도입한 수도모나스 푸티다 균주를 활용하여 메발론산 생합성 효율을 획기적으로 개선하였습니다. 나아가 글루코스를 이용한 고밀도 배양 후 질소원이 제거된 배지로 전환하는 최적화된 배양법을 통해 메발론산 생산량을 183%까지 증대시키는 데 성공하였습니다. 이 기술은 메발론산 및 테르페노이드의 고효율, 저비용 바이오 생산을 가능하게 하여 관련 산업 발전에 크게 기여할 것입니다.