광물찌꺼기 적재장 토양서 세균 유전자 확인…생명공학 이용 기대

국립생물자원관은 박수제 제주대 교수팀과 광물찌꺼기 적재장 토양에 서식하는 세균 1791종 유전자 정보를 확보했다고 7일 밝혔다. 발견된 세균 중에는 철과 황 산화능력을 보유하거나 온실가스 배출 감소에 도움이 되는 것도 있다.

조사지점별 중금속 오염농도 및 유전자로 확인된 세균 종수. [자료:국립생물자원관]
<조사지점별 중금속 오염농도 및 유전자로 확인된 세균 종수. [자료:국립생물자원관]>

국립생물자원관은 자생생물 조사·발굴사업인 '폐광미 지역 서식 원핵생물의 다양성 조사 및 미발굴종 탐색' 사업을 수행해 자생 세균 서식 정보를 지난달 국제학술지 '미생물과 환경'에 투고했다.

폐광미는 광산개발과정에서 금·은·등 유용광물 회수 과정에서 발생되는 찌꺼기로 비소·납 등 중금속을 함유했다. 폐광미는 적재 후 토양을 상부에 덮는 등 지정장소에서 관리한다.

이번에 밝혀진 세균 서식 정보는 경기 화성, 경북 봉화, 대구 달성에 위치한 광물찌꺼기 적재장의 비소·구리·납 등 중금속 오염이 심한 극한 환경의 토양에서 확보됐다.

연구진이 채취한 토양에 대해 차세대유전자분석법(NGS)으로 세균 다양성을 조사한 결과, 지점별로 152종에서 1791종까지 '미생물 종 다양성'을 확인했다. 확인 종의 약 80%는 유전자로만 확인되는 미지의 세균이다. 여러 생물 가운데 세균이 신종 발굴 가능성이 매우 높은 것이 확인됐다.

광물찌꺼기 토양에선 일반 토양에서 발견하기 힘든 속(屬)인 렙토스필럼(Leptospirillum, 최대 48%), 엑시디티오바실러스(Acidithiobacillus, 최대 22%), 엑시디페로박터(Acidiferrobacter, 최대 9%) 등의 구성 비율이 높게 나타났다. 렙토스필럼과 엑시디페로박터 속은 철을 산화하는 능력이, 엑시디티오바실러스 속은 황을 산화하는 능력이 있다.

이들 미생물은 황철석 등으로부터 철 등 유용금속을 분리하는 생물채광에 이용될 수 있는 세균이다. 폐광물에서 추가로 채광을 할 수 있게 한다. 채광할 때 필요한 약 800℃ 온도를 30℃까지 낮출 수 있기 때문에 에너지 비용을 아낄 수 있다.

연구진은 대기 환경 개선에 활용하거나 신소재 생산에 이용 가능한 세균도 확인했다. 소수이긴 하나 대기질 개선, 바이오 화합물 생산에 이용 가능성이 있는 엑시디필리엄(Acidiphilium, 최대 0.9%), 쿠프리아비두스(Cupriavidus, 최대 1.6%) 속도 나타났다.

엑시디필리엄은 황을 에너지원으로 이용해 황산의 형성을 억제하기 때문에 온실가스인 이산화탄소를 줄이는데 도움을 주는 것으로 알려졌다. 쿠프리아비두스는 이산화탄소를 대사과정에 이용해 생분해성 플라스틱 제조에 사용가능한 생분해성 고분자를 생산하는 것으로 알려져 있다.

연구진은 세균 정보가 향후 유용 미생물의 탐사 및 발굴의 자료로 활용될 수 있도록 산·학·연 등 연구자에게 제공할 계획이다.

황계영 국립생물자원관 생물자원활용부장은 “미생물은 생명공학 산업에서 널리 이용되는 핵심소재로 고부가가치 자원”이라며 “앞으로도 나고야의정서 대응 및 국가 생물자원의 가치 증진을 위해 유용 미생물자원을 지속적으로 발굴하겠다”고 말했다.

함봉균 산업정책부(세종) 기자 hbkone@greendaily.co.kr

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