항진균분자, 새로운 로켓 연료 될 수 있을까

스트렙토미세스(Streptomyces. 방선균의 총칭) 박테리아에 의해 생성된 항진균 분자는 슈퍼차지 바이오 연료로 사용하게 될 수도 있다고 6일(현지시간) 외신이 보도했다.

RP-1이라고 불리는 로켓 연료는 정제된 석유에서 이름을 얻었다. 지난 주 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 연구는 청정하고 강력한 성분인 스트렙토미세스 박테리아에 의해 생성된 분자를 언급했다.

스트렙토미세스는 폴리실코프로판화 지방산 메틸 에스테르로 알려진 POP-FAMES라고 불리는 항진균 분자를 생성한다. POP-FAMES는 세 개의 탄소 분자가 60도 각도의 촘촘한 삼각형으로 결합된 탄소 고리를 특징으로 한다. 이 새로운 연구에 종사하는 과학자들은 이 탄소 기하학이 연료에 대한 기존의 접근 방식보다 우수할 수 있으며, 그 이유로 두 가지를 언급했다.

하나는 POP-FAME의 탄소 기하학은 기존 연료에서 발견되는 것보다 더 작기 때문에 더 많은 수의 분자가 동일한 공간을 채울 수 있다는 것이다. 다른 하나는 POP-FAMES 내의 예각은 탄소 결합에 스트레스를 주고, 이 스트레스는 잠재적인 에너지의 주요 원천이 될 수 있어서 더 청정한 생산 과정을 가질 수 있다고 연구원들은 말했다.
"이 생합성 경로는 에너지 밀도가 높은 연료로 가는 청정경로를 제공하는데, 이 작업 이전에는 유독성 합성 과정을 통해서만 석유에서 생산될 수 있었다"고 연구자인 제이 키슬링이 보도 자료를 통해 밝혔다.

제이 키슬링은 캘리포니아 대학교 버클리의 화학 교수이며, 에너지학과 연구센터인 공동 바이오에너지연구소(JBEI)의 CEO이다. 그는 “이 연료는 물질로 공급되는 박테리아(대기 중 이산화탄소로 만들어진 것)에서 생산될 것이기 때문에 박테리아를 엔진에서 태우면 석유에서 발생하는 연료에 비해 온실 가스의 첨가량을 상당히 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

이 제안된 바이오 연료가 기존 연료보다 환경적으로 안전할 것이라는 보장은 없다. 이 연료의 생산 과정이 해로울 수 있는지에 대한 방법 역시 알 도리가 없다. 적어도 생산 과정이 확대되어 실행될 때까지는 모든 바이오 연료가 친환경적이지 않다는 것을 상기해 볼 필요가 있다.

3-탄소 고리가 반드시 드문 것은 아니지만, 연구원들은 이전의 연구에서 확인된 두 가지 예만 찾을 수 있었다.

둘 다 스트렙토미세스에 의해 생성된 분자의 형태였다. 문제는 스트렙토미세스가 실험실 환경에서 자라는 것은 거의 불가능하다는 것이다. 다행스럽게도, 그 분자 중 하나가 이전의 유전학 연구에서 분석되었는데, 연구원들이 일단 스트렙토미세스의 생산에 책임 있는 효소를 발견하면 POP-FAMES를 처음부터 성장시킬 수 있게 해주었다는 점이다.
실험실에서 배양된 분자의 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 POP-FAMES는 리터당 50메가줄의 에너지 밀도를 가질 수 있으며, RP-1은 리터당 35 메가줄의 에너지 밀도를 가지고 있다.

이것은 적어도 이론상으로는 분명히 상당한 개선이다.

로렌스 국립연구소와 캘리포니아 버클리 대학의 공동 저자인 파블로 크루즈 모랄레스는 "실제 로켓 엔진에서 실험하기 위해서는 10kg의 연료가 필요한데 우리는 아직 그 정도 수준까진 오르지 못했다"고 말한다.

그럼에도 불구하고, 결과는 긍정적이며, 결국 항공우주 산업의 석유 의존도를 감소시키면서 더 효율적인 로켓 연료로 사용할 수 있을지도 모른다.


김진영 글로벌이코노믹 기자