초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 난분해성/독성유기오염물질로 오염된 지반환경의 정화와 긴급환경재난 방제를 위하여 널리 사용되어온 생물정화법의 처리속도 및 효율 극대화를 위한 분해효소기반 바이오 촉진제의 개발을 목표로 한다. 기존의 생물정화법의 문제점들을 극복하기 위하여 오염물질을 분해하는 효소들을 분해미생물로부터 유전자재조합기술을 이용하여 복제발현하여 생산하고 이들을 구조체에 고정한 복합효소체로 구성된 바이오촉진제의 개발과 응용이 연구내용이다. 유기오염물질의 생물학적 분해에서 가장 제한적인 초기율속분해단계를 담당하는 효소들을 이용하여

□ 연구개요
본 연구에서는 난분해성/독성유기오염물질로 오염된 지반환경의 정화와 긴급환경재난 방제를 위하여 널리 사용되어온 생물정화법의 처리속도 및 효율 극대화를 위한 분해효소기반 바이오 촉진제의 개발을 목표로 한다. 기존의 생물정화법의 문제점들을 극복하기 위하여 오염물질을 분해하는 효소들을 분해미생물로부터 유전자재조합기술을 이용하여 복제발현하여 생산하고 이들을 구조체에 고정한 복합효소체로 구성된 바이오촉진제의 개발과 응용이 연구내용이다. 유기오염물질의 생물학적 분해에서 가장 제한적인 초기율속분해단계를 담당하는 효소들을 이용하여 전체 생물학적 분해과정을 촉진하고 효소들의 안정성 및 재활용성 향상을 위하여 고정화 기법을 적용하고 정화효율을 개선하는 분해효소기반 바이오촉진제를 제작함으로써 지반환경뿐만 아니라 타 환경정화공법까지 적용 가능한 환경신기술 개발이 최종 목표이다: (1) 유기오염물질 분해효소의 복제발현 및 활성도 및 안정도 분석, (2) 다중효소조합을 통한 난분해성 유기오염물질 sequential 분해공정 및 효소고정화기법 개발 및 안정화 성능평가, (3) 분해효소기반 바이오촉진제 제작 및 응용.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 난분해성 유기오염물질을 분해하는 효소를 복제 및 발현하여 최적 발현 조건을 찾아 Ni²⁺-NTA affinity chromatography 기법으로 정제한 후, 그 크기와 농도를 각각 SDS-PAGE와 Bradford Assay를 통해 확인하였다. 4-Chlorophenol 분해 효소는 CphC-Ⅰ와 Fre이며 기질에 대하여 활성도와 생성물을 분해실험을 통하여 HPLC로 분석하였다.
[2차년도] Toluene 분해 효소는 TodC1C2, TodA, TodB, TodD이다. 용해성 형태로 발현되지 않는 Toluene 분해 효소는 대체유전자를 복제 및 발현하여 발현조건을 최적화하고 toluene 분해를 촉진하는 조합에 따라서 대체가능성을 평가하였다. 또한, toluene 분해효소에 따른 기질의 순차적인 분해 경로와 생성물(대사산물), 기질분해활성도, kinetics에 따른 기질분해속도를 확인하여 발현된 효소의 성능을 평가하였다.
[3차년도] 점토광물인 montmorillonite를 사용하여 토양유기물인 fulvic acid로 표면에 흡착하여 여러 가지 작용기로 표면활성화 한 후 분해 효소를 고정화하였다. Montmorillonite는 표면적이 넓고 이온교환능이 높기 때문에 적합한 것으로 판단되었다. 고정 결과에 따라 기질분해속도의 감소는 자유효소 대비 큰 차이가 발생하지 않았고 환경 요인 변화에 따른 안정성이 우수하고 재사용성이 높은 결과를 얻었다. 또한, 석탄재로부터 합성된 zeolite에 니켈 이온으로 표면을 활성화하여 니켈-히스택의 결합을 통한 고정화 기법을 개발하였다. 표면 활성화 결과를 FESEM을 통하여 확인하였고 효소의 고정화 수율을 흡착 곡선에 대입하여 분석하였다. 그 결과 높은 고정 효소의 활성도를 획득하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 생명공학기술(BT)을 기반으로 나노기술(NT)을 접목시켜 환경융합신기술(ET)을 제시한다. 오염지반환경 및 환경사고·재난으로 오염된 환경은 특정 난분해성/독성유기오염물질로 오염되어 있는 경우가 많으며 이의 처리가 까다롭기 때문에 기존의 환경기술로는 신속하고 효과적인 정화가 어려운 실정이나 본 연구에서 개발 예정인 분해효소기반 바이오촉진제로 이에 대한 효율적/경제적인 대비가 가능하다. 기존 생물정화법에 의한 정화법에 비해 정화공정 시간이 크게 단축되며, 정화효율이 증가한다. 또한 설치 및 운영비용 감소에 따른 높은 경제성을 확보할 수 있다. 오염원별 맞춤형 촉진제를 사용할 수 있고, 친환경적으로 높은 수준의 처리 효율 보장이 가능해 진다. 이러한 환경 신기술의 개발로 새로운 정화 시장이 발달하며, 산업 전반의 고용 창출 효과가 있으며, 새로운 환경 기술시장을 통해 고부가가치의 기술 기반산업 및 고급전문기술인력의 고용효과가 기대된다. 또한, 핵심기술 보유를 통해 해외 시장 선점 및 국내 환경 기업의 산업 경쟁력을 확보할 수 있다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 1. 1차년도 ... 7
• 2. 2차년도 ... 11
• 3. 3차년도 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 25
• 끝페이지 ... 31