조사지점별 중금속 오염농도와 유전자로 확인된 세균종수와 오염 농도. [사진제공= 국립생물자원관]

대기환경 개선, 신소재 생산 등 유용 미생물자원 발굴 단서 활용 기대감 고조

[에너지경제신문 여영래 기자] 광물찌꺼기 적재장 토양에 서식하는 수많은 세균의 유전자 정보가 확보돼 금속을 분리하고 대기 환경을 개선하는 데 활용될 수 있을 전망이다.

환경부 산하 국립생물자원관은 최근 박수제 제주대 교수팀과 광물찌꺼기 적재장 토양에 서식하는 세균 1791종의 유전자 정보를 확보했다.

국립생물자원관은 자생생물 조사·발굴사업의 하나인 ‘폐광미(광물찌꺼기) 지역 서식 원핵생물의 다양성 조사 및 미발굴종 탐색’ 사업을 수행, 자생 세균의 서식 정보를 올해 9월 국제학술지 ‘미생물과 환경(Microbes and Environments)’에 발표했다.

폐광미는 광산개발과정에서 금, 은 등 유용광물 회수를 위한 일련의 과정에서 발생되는 찌꺼기로 비소, 납 등과 같은 중금속이 함유돼 있어 폐광미를 적재한 후 토양을 상부에 덮는 등 지정장소에서 관리해야 한다. 

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

연구팀이 채취한 토양에 대해 차세대 염기서열(유전자) 분석법(NGS)으로 세균의 다양성을 조사한 결과, 지점별로 152종에서 1791종에 이르기까지 ‘미생물 종 다양성(마이크로바이옴)’을 확인했다.

미생물은 고부가가치 자원으로서 현재 생명공학 산업에서 이용되고 있는 핵심소재 중의 하나이다. 세계 각국은 고부가가치 신기능 미생물의 분리, 탐색을 위해 미생물 종 자원 확보에 심혈을 기울이고 있을 뿐만 아니라 국제간 경쟁도 치열해지고 있다. 

확인 종들의 약 80%는 유전자로만 확인되는 미지의 세균들로 여러 생물들 중 세균이 신종 발굴의 가능성이 매우 높은 것이 확인됐다.

특히 광물찌꺼기 토양에선 일반 토양에서 발견하기 힘든 속(屬)들인 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 있어 황철석 등으로부터 철 등의 유용금속을 분리하는 생물채광에 이용될 수 있는 세균이다.

이 같은 미생물은 폐광물에서 추가로 채광을 할 수 있게 해주며 채광할 때 필요한 섭씨 약 800도의 온도를 30도까지 낮출 수 있어 에너지 비용을 대폭 절감할 수 있다. 

국립생물자원관 황계영 생물자원활용부장은 "미생물은 생명공학 산업에서 널리 이용되고 있는 핵심소재로 고부가가치 자원"이라며 "앞으로 나고야 의정서 적극 대응과 국가 생물자원의 가치 증진을 위해 유용 미생물자원 발굴에 역점을 둘 계획"이라고 말했다.

☞ 마이크로바이옴(microbiome) 

환경에 공생하며 살아가고 있는 미생물 군집과 그들의 유전 정보를 의미하며, DNA 염기서열 분석기술의 발달과 세계적으로 축적되는 빅데이터에 의해 빠르게 발전하고 있는 분야이다.

☞ 생물채광

미생물이 서식하며 산화와 환원 반응으로부터 에너지를 공급받고 광물로부터 경제적으로 가치 있는 금속을 배출시키는 능력을 이용한 채광법을 말한다.