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조회수 : 826 작성일 : 2021.07.27
화학공학과 김범수 교수 연구팀, Green Chemistry 뒷 표지논문 게재 상세보기
화학공학과 김범수 교수 연구팀, Green Chemistry 뒷 표지논문 게재
카테고리 뉴스
작성자 대외협력부
화학공학과 김범수 교수 연구팀, Green Chemistry 뒷 표지논문 게재의 사진 1

화학공학과 김범수 교수 연구팀이 셀룰라아제 효소 모방 활성을 가진 나노소재 및 이를 이용한 리그노셀룰로오스 바이오매스로부터 바이오에탄올 생산 증대 방법을 보고했다.

김범수 교수 연구팀은 ‘Cellulase mimicking nanomaterial-assisted cellulose hydrolysis for enhanced bioethanol fermentation: an emerging sustainable approach(향상된 바이오에탄올 발효를 위한 셀룰라아제 모방 나노물질 보조 셀룰로오스 가수분해: 새로운 지속 가능한 접근 방식)’이란 제목의 논문을 발표했다. 이 논문에서는 최근 활발하게 연구되고 있는 제2세대 리그노셀룰로오스계 바이오연료 생산 공정의 주요 단계인 셀룰로오스 가수분해를 위해 연구실에서 분리된 균주인 푸사리움 속 곰팡이로부터 생산된 셀룰라아제 효소와 함께 친환경으로 합성된 기능화 그래핀 나노소재를 사용하였다. 가수분해를 통해 옥수수 속대 셀룰로오스를 발효 가능 당으로 전환 후 이를 효모 세포에 공급하여 바이오에탄올 발효를 수행했다.

이번 연구에는 화학공학과 김범수 교수와 싱비 마마타 박사(Singhvi Mamata, 박사 후 연구원), 데시무크 아르티 박사(Deshmukh Aarti, 박사 후 연구원)가 참여했다.

이 연구 결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간되는 저명 학술지인 그린 케미스트리(Green Chemistry, Impact Factor: 10.182)에 2021년 7월 21일(수)자로 게재되었으며, 뒷 표지(back cover) 논문으로도 선정되었다.

본 연구에서는 식물 추출물을 이용하여 친환경적인 방법으로 금, 은 나노입자, 기능화 그래핀, 질화붕소 나노시트 등 11종류의 나노소재를 합성하였고 이들의 셀룰라아제 모방 활성을 측정한 결과 기능화 그래핀이 가장 높은 활성을 보였다. 옥수수 속대 셀룰로오스 가수분해를 위해 기능화 그래핀을 셀룰라아제 효소에 소량 첨가하여 포도당을 생성하고 효모 발효를 통해 바이오에탄올을 생산한 결과 기능화 그래핀을 첨가하지 않았을 때보다 바이오에탄올 생산을 최대 1.53배 증가시켰다.

이번 연구는 나노소재와 효소의 조합이 리그노셀룰로오스 바이오매스를 바이오연료로 전환하는 유망한 도구가 될 수 있음을 보여주었다. 또한 기능화 그래핀을 함유하는 발효 잔류 고체는 셀룰로오스 기반 나노복합체 필름의 형성에 이용되어 자외선 보호 식품 포장 응용 분야를 위한 필러 재료로도 활용가능하다. 본 연구는 리그노셀룰로오스 바이오매스로부터 발효가능 당 생성을 위한 모든 공정에 활용될 수 있다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 해외우수신진연구자 유치사업과 학문균형발전사업의 지원을 받아 수행되었으며, 싱비 마마타 박사와 데시무크 아르티 박사는 각각 한국연구재단 창의도전 연구사업의 연구책임자로 선정되어 지원을 받고 있다 

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