🌾농업폐기물로 만든 원료, 석유를 대체한다?__________

🌾농업폐기물로 만든 원료, 석유를 대체한다?___________’21년 10월 3째주

2021. 10. 20.

[사회문제해결플랫폼] 과학기술로 사회문제를 풀어가는 이야기를 전합니다

과학기술로 사회문제를 풀어가는 이야기

1. 농업폐기물로 만든 원료, 석유를 대체한다?
2. 한국원자력연구원이 종양 치료용 나노입자를 개발했어요!
3. 죽음의 알갱이 마이크로비즈의 대체 물질... 게 껍질에서 추출한다?

1. 농업폐기물로 만든 원료, 석유를 대체한다?

인류의 삶을 지어 올리고 움직여왔던 석유 자원. 하지만 기후위기를 불러온 환경오염의 주원인이기도 해요. 이에 다양한 석유대체에너지가 각광받는 지금, 한국에너지기술연구원이 새로운 효소 공정을 개발했어요. 농업폐기물을 활용해 석유를 대체할 연료와 원료를 만들 수 있죠. 👍

©shutterstock

바이오리파이너리(Bio-refinery)가 뜬다?

기후위기💥를 극복하고자 바이오매스로부터 원료와 연료를 생산하는 바이오리파이너리(Bio-refinery)가 주목받는데요. 음식물 쓰레기는 물론 각종 농축산 폐기물을 원료로 바이오연료를 생산하는 기술을 말해요. 바이오매스는 화석 연료와 달리 1. 재활용이 가능하고, 2. 주변에서 쉽게 얻을 수 있으며, 3. 연소할 때 오염물질도 배출시키지 않아요. 탄소중립을 이끌 친환경🌳 연료로 제격이죠.

어떤 기술이 적용될까?

그 일환으로 한국에너지기술연구원의 효소 공정이 개발됐어요. 볏짚이나 옥수수대처럼 비식용성 🌾농업폐기물을 활용하고요. 연구진의 새로운 바이오 공정을 통해 바이오플라스틱의 재료가 되는 원료(a.k.a 4-하이드록시 발레르산)를 만들 수 있어요. 무엇보다 이 원료에 필요한 효소는 자연계에 존재하지 않는 것이어서 더욱 값진 연구📋 성과예요.

앞으로 어떻게 활용될까?

바이오플라스틱 뿐만 아니라 바이오항공유나 바이오의약품의 원료로 사용할 수 있어 그 활용도가 무궁무진🙌하고요. 한국에너지기술연구원은 "농업폐기물을 바이오리파이너리의 중간 원료로 전환하는 효소기반 바이오 공정 개발 연구는 탄소중립 실현에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했어요.

2. 한국원자력연구원이 종양 치료용 나노입자를 개발했어요!

나노 크기의 소재를 활용해 질병을 진단하고 치료하는 의약품을 나노의약품💊이라고 하죠? 하지만 그동안 여러 기술적 한계로 개발하는데 쉽지 않았지만, 이번 한국원자력연구원에서 종양까지 도달하는 의료용 철 나노입자를 성공적으로 만들어냈어요.

©한국원자력연구원

치료용 나노 입자의 한계?

본래 나노 소재는 물질 고유의 성질을 변화시켜요. 때문에 종양👾의 진단과 치료에 효과적이에요. 체내의 특정 부위에 약물을 효율적으로 전달할 수 있거든요. 하지만 투여된 나노물질의 상당량은 인체의 면역작용*으로 간에 쌓이고 말아요. 즉, 종양까지 온전히 도달하지 못하게 되죠.

* 기존의 나노입자는 혈청 단백질을 만나면 뭉치게 돼요. 뭉쳐서 크기가 증가한 입자가 면역세포의 일종인 대식세포에 잡혀 간에 쌓이는 것이죠.

어떤 기술이 적용될까?

이번 한국원자력연구원의 종양 치료용 철 나노입자🦠는 그 한계를 극복했는데요. 우선 100~200mm 크기로 조절한 철 나노입자 내부에 진단용 동위원소 지르코늄-89를 안정하게 결합하고, 고분자를 코팅하는 표면개질 과정을 거쳐 중성에 가깝게 바꿔요. 때문에 혈청 단백질과 결합이 줄어들어 입자끼리 뭉치지 않게 되며 종양까지 무사히 도착😄하죠.

앞으로 어떻게 활용될까?

종양에 잘 안착하지 못하는 원형 입자. 이동성이 떨어지는 막대형 입자. 둘 모두의 단점을 극복한 럭비공 형태의 철 나노입자는 결합시키는 동위원소🧬에 따라 진단용뿐 아니라 백신이나 항암제 등의 전달체, 치료용 나노의약품으로 다양하게 활용될 수 있어요. 향후 종양 치료에 큰 역할을 하겠다는 기대를 한 몸에 받을 만하죠.

3. 죽음의 알갱이 마이크로비즈의 대체 물질... 게 껍질에서 추출한다?

우리가 매일 쓰는 세안제와 화장품에 사용되는 미세 플라스틱 '마이크로비즈(microbeads)'를 아시나요? 해양 생태계부터 인간에게까지 심각한 영향이 줄 수 있어 죽음의 알갱이라 불려요. 마이크로비즈의 위협💥을 멈출 수 있는 대체 물질! 생분해 마이크로비즈를 한국화학연구원이 발굴했어요.

©ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY

미세 플라스틱, 왜 문제일까?

물에 분해되거나 용해되지 않는 작고 단단한 플라스틱 입자, 마이크로비즈(microbeads). 뛰어난 세정력으로 실생활에 많이 쓰이는 🚿세안 비누와 바디워시, 치약과 각종 화장품에 사용되는데요. 일반적인 폐수 처리로는 마이크로비즈를 걸러내지 못하기 때문에, 그대로 수로로 배출되어 전세계🌍 바다에 널리 퍼져 있어요. 당장 대체할 기술은 없으니 마이크로비즈의 사용을 규제하는 수밖에 없었죠.

어떤 기술이 적용될까?

이러한 마이크로비즈의 문제를 해결하기 위해 한국화학연구원과 포항공대 공동 연구팀이 대체 후보물질을 개발했어요. 바로 게🦀 껍질에서 추출한 해양 천연물질인 키토산 고분자를 활용해서요. 연구팀은 이번 생분해 마이크로비즈에 곤충과 갑각류 동물의 단단한 표피를 구성하는 키틴(chitin) 성분을 활용한 기술이라는 의미를 담아 '키토-비즈'라는 이름을 붙였어요.

앞으로 어떻게 활용될까?

한국화학연구원이 개발한 생분해 마이크로비즈는 미생물🦠 대사에 의해 자연분해 되는 것이 확인됐고요. 오염물질을 세정하는데 뛰어난 성능을 보이며, 표면에 존재하는 극성으로 중금속 이온도 제거할 수 있어요. 중금속이 함유된 미세먼지💨 제거에 효과적이겠죠. 생분해성과 세정력 모두를 갖춘 키토-비즈처럼, 앞으로 한국화학연구원의 지속가능한 플라스틱 연구개발이 또 어떤 성과를 이뤄낼지 무척 기대가 되네요!

🧴'미세플라스틱'과 관련된 사회문제가 있어요.

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문제해결시스템 혁신 관점에서의 미세플라스틱 문제맵과 대응방향

이번 주 간단 이슈 💬

📌 우주를 향한 첫걸음, 한국형발사체 누리호 발사! (ft. 한국항공우주연구원)

우리의 독자 기술로 만든 누리호가 오늘 오후 4시에 발사를 앞두고 있는데요. 정부·군·경·지자체 등 11개 기관이 힘을 모은 누리호! 과연 발사에 성공하고, 한국은 7번째 우주발사체 보유국이 될 수 있을까요?

📌 문어를 닮은 로봇? 흡착형 만능 그리퍼 개발 (ft. 한국기계연구원)

아침 준비, 서예, 망치질, 백신 접종까지! 일상 속 복잡한 작업을 대신해줄 흡착형 만능 로봇 그리퍼를 한국기계연구원이 개발했어요. 문어처럼 안정적인 흡착으로 다양한 상황에서 각종 사물을 효과적으로 다루고, 앞으로 비대면 서비스를 구현하기 위한 핵심 로봇 기술이 될 전망이에요.

📌 손상된 조직과 장기의 재생 돕는 나노 멀티스케일 지지체! (ft. 한국연구재단)

복잡한 구조로 얽힌 세포 주변의 나노 크기 멀티스케일 묘사하여 조직재생을 돕는 지지체가 개발됐어요. 전남대학교와 전남대학교병원은 동물실험을 통해 지지체를 삽입한 후 세포의 접착과 증식이 향상되는 것을 확인했고요. 앞으로 임플란트, 이식재, 줄기세포 기반 바이오 의약품 연구에 도움이 될 거예요.

📌 드론으로 살아있는 장기를 운송한다!? (ft. MBC)

드론을 활용한 서비스가 계속 늘어나고 있어요. 최근 캐나다는 의료진이 특수 제작한 드론으로 폐 한 쌍을 이송해 이식 수술을 성공했는데요. 세계 최초로 살아있는 장기를 드론 운송한 사례고요. 담당 의료진은 앞으로 드론이 장기 운송의 미래까지 바꿀 것이라고 전망했어요.

이 밖에도 사회문제 관련 이슈 108건을 더 준비했어요!