획기적 생분해 기술, 글로벌 환경 난제 해결 기대

국내 연구진이 미세플라스틱을 효율적으로 분해하는 획기적인 효소를 개발해 세계적 주목을 받고 있다. KAIST 생명화학공학과 김준영 교수 연구팀은 5일, 기존 플라스틱 분해 효소보다 300배 빠른 속도로 PET와 폴리에틸렌을 분해하는 신규 효소 'PlastiZyme-K1'을 개발했다고 발표했다.

연구팀은 심해 미생물 1만 2천여 종을 분석해 극한 환경에서 생존하는 박테리아로부터 이 효소를 추출했다. 특히 수온 60도, pH 8.5의 환경에서도 안정적으로 작동해 실제 해양 환경에 적용 가능성이 높다는 평가다. 실험 결과 500ml 페트병 한 개를 24시간 내에 완전 분해하는 데 성공했으며, 분해 산물은 100% 재활용 가능한 원료로 전환됐다.

김준영 교수는 "전 세계 해양에 축적된 1억 5천만 톤의 플라스틱 쓰레기 문제를 해결할 수 있는 생물학적 솔루션"이라며 "2027년까지 해양 정화 시스템으로 상용화하는 것이 목표"라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 카탈리시스' 2월호 표지 논문으로 게재됐다.

해양 생태계 복원, 경제적 가치도 주목

이번 기술은 환경 보호를 넘어 경제적 파급효과도 클 것으로 전망된다. 한국해양과학기술원 분석에 따르면, 이 효소를 활용한 해양 정화 산업의 글로벌 시장 규모는 2030년까지 연간 48조 원에 달할 것으로 예측된다.

특히 우리나라 연안에 축적된 미세플라스틱은 약 12만 톤으로 추정되는데, 이를 효소 분해 방식으로 처리할 경우 기존 소각·매립 대비 비용이 70% 절감되고 탄소 배출량은 85% 감소하는 것으로 분석됐다. 해양수산부는 이번 기술을 '2026 해양환경 혁신 프로젝트'의 핵심 과제로 선정하고, 올해 300억 원의 연구개발비를 지원하기로 했다.

연구팀은 현재 부산 해운대 앞바다에서 파일럿 테스트를 진행 중이다. 가로세로 각 100미터 규모의 해상 플랫폼에 효소 분사 시스템을 설치해, 실제 해양 환경에서의 분해 효율을 검증하고 있다. 초기 결과에 따르면 4주간 해당 해역의 미세플라스틱 농도가 62% 감소한 것으로 나타났다.

글로벌 협력과 기술 이전 논의 활발

이번 성과에 세계 각국의 관심이 쏠리고 있다. 유럽연합(EU) 환경총국은 지난달 KAIST 측에 기술 이전 협상을 공식 제안했으며, 일본 환경성도 공동 연구 의향을 전달했다. 특히 플라스틱 오염이 심각한 동남아시아 국가들의 문의가 이어지고 있다.

국제환경단체 그린피스는 성명을 통해 "화학적 처리나 물리적 제거의 한계를 극복한 생물학적 해법"이라며 "전 지구적 플라스틱 위기 해결의 전환점이 될 것"이라고 평가했다. UN환경계획(UNEP)도 이번 기술을 '2026 환경혁신기술 10선'에 선정하고, 3월 나이로비 본부에서 열리는 글로벌 환경포럼에서 특별 세션을 배정했다.

김 교수 연구팀은 향후 연구 방향으로 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등 다른 플라스틱 종류로 분해 범위를 확대하고, 효소 생산 비용을 현재의 10분의 1 수준으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 또한 해양뿐 아니라 토양, 하천 등 다양한 환경에 적용 가능한 맞춤형 효소 개발도 추진 중이다.

산업계 투자 본격화, 스타트업 생태계도 활성화

이번 기술을 둘러싼 산업계의 움직임도 빨라지고 있다. SK케미칼과 LG화학은 각각 200억 원씩 투자해 효소 대량 생산 시설 구축에 나섰다. 특히 폐플라스틱을 원료로 재활용하는 순환경제 모델과 결합할 경우, 석유화학 산업의 패러다임을 바꿀 수 있다는 기대감이 크다.

벤처투자 시장에서도 관련 스타트업에 대한 투자가 급증하고 있다. 효소 기반 환경 정화 기술을 보유한 국내 스타트업 '바이오클린'은 지난달 시리즈B 투자에서 500억 원을 유치했으며, 기업가치는 2천억 원으로 평가받았다. 업계 관계자는 "ESG 경영이 강조되면서 친환경 기술에 대한 투자 수요가 폭발적으로 증가하고 있다"고 전했다.

환경부는 이번 기술의 실용화를 지원하기 위해 규제 샌드박스를 적용하고, 해양 정화 사업에 효소 분해 방식을 도입하는 기업에 세제 혜택을 부여하는 방안을 검토 중이다. 또한 2027년부터 일정 규모 이상의 플라스틱 제조·사용 기업에 생분해 처리 의무를 부과하는 법안도 추진하고 있어, 관련 시장은 더욱 확대될 전망이다.

[AI 분석]

이번 플라스틱 분해 효소 개발은 환경과 경제가 결합된 '그린 바이오 경제'의 새로운 이정표다. 기술적 측면에서 300배 향상된 분해 속도는 실용화 가능성을 크게 높였으며, 해양 환경에서의 안정성은 즉각적인 적용을 가능하게 한다.

산업적 관점에서 보면, 전 세계 플라스틱 폐기물 처리 시장은 연간 120조 원 규모로, 이 중 생물학적 분해 기술이 차지할 비중은 2030년까지 35%로 성장할 것으로 예상된다. 특히 탄소중립 목표 달성을 위해 각국 정부가 강력한 규제와 인센티브를 도입하면서, 관련 기술의 상용화는 가속화될 것이다.

다만 대량 생산 시 효소의 안정성 유지, 다양한 플라스틱 종류에 대한 범용성 확보, 생태계 영향 평가 등 해결해야 할 과제도 남아있다. 향후 2~3년이 기술 고도화와 시장 검증의 결정적 시기가 될 전망이며, 이 기간 동안의 성과가 글로벌 시장 선점 여부를 좌우할 것으로 보인다.

국내 연구진의 이번 성과는 K-바이오 기술의 위상을 높이는 동시에, 환경 문제 해결에 과학기술이 제시할 수 있는 구체적 대안을 보여준다는 점에서 의의가 크다. 정부와 산업계의 지속적인 지원과 협력이 뒷받침된다면, 대한민국이 글로벌 환경 기술을 선도하는 계기가 될 것이다.