KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 색소와 섬유를 만드는 미생물을 같은 환경에서 동시 배양하는 공배양 방식을 이용해 무지개색 친환경 섬유를 한 번에 생산하는 기술을 세계 최초로 개발했습니다.

박테리아가 스스로 만드는 천연 섬유 '박테리아 셀룰로오스'는 친환경·고기능 소재로 각광받고 있지만 색상이 거의 없어 별도의 염색 공정이 필수적입니다.

또 기존 염색 과정은 석유 기반 염료와 독성 시약을 사용해 환경 부담이 크고 공정도 복잡해 지속적인 대안이 요구돼 왔습니다.

연구팀은 이러한 한계를 넘기 위해 색소를 만드는 대장균과 섬유를 만드는 박테리아를 같은 환경에서 함께 배양하는 공배양 전략을 도입했습니다.

대장균은 고도 설계된 생합성 경로를 통해 색소를 과량 생산하고 세포 밖으로 효율적으로 배출하도록 했고, 박테리아는 성장 과정에서 자연스럽게 이 색소를 흡수해 섬유에 색을 입힙니다.

이를 통해 적색부터 보라색까지 전 스펙트럼의 무지개색 섬유를 별도의 염색 과정 없이 단일 공정(원스텝)으로 생산할 수 있게 됐습니다.

특히 생산 난이도가 높은 보라색 계열 색소(비올라세인·디옥시비올라세인)를 세계 최고 수준으로 대량 생산하며 기술 성숙도도 입증했습니다.

이 기술은 공정을 획기적으로 단순화하는 동시에 환경오염을 유발하는 염색 단계를 제거해 지속 가능성을 크게 높였습니다.

또 배양 조건과 색소 균주 설계를 조절하면 원하는 색상과 기능을 갖춘 섬유를 맞춤형으로 제조할 수 있어 산업적 활용성이 매우 높습니다.

앞으로 패션·섬유 산업 전반의 친환경 소재 개발은 물론, 착용형 바이오소재, 의료용 패치, 기능성 바이오필름 등 다양한 분야로 응용이 가능할 것으로 기대됩니다.

이상엽 특훈교수는 "이번 생물 제조 플랫폼은 다양한 기능성 소재를 화학적 처리 없이 한 번에 생산할 수 있는 핵심 기술"이라며 확장 가능성을 강조했습니다.

이번 연구는 생명화학공학과 주항서 박사과정생이 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 'Trends in Biotechnology'에 11월 12일 자로 실렸습니다.

TJB 대전방송