이은열 교수

온실가스인 메탄과 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환하기 위해 메탄자화균(Methanotrophs)을 대사공학적으로 개량하는 플랫폼 기술을 연구하고 있습니다. 메탄 산화 활성이 향상된 형질전환 메탄자화균을 개발하였으며, 메탄을 메탄올로 전환하는 플랫폼 균주를 구축하였습니다. 특히 메탄 산화효소(MMO)의 활성 부위를 개량하여 메탄 전환 효율을 높이는 방향으로 균주를 설계하였습니다. 이렇게 개발된 균주 플랫폼은 생분해성 바이오플라스틱인 PHA, 미생물 비료, 식품 및 사료용 라이신, 바이오 나일론 원료인 카다베린 생산에 적용되고 있습니다. C1 가스 리파이너리 사업단 부소장을 역임하며 서울대, KAIST, 화학연구원 등과 공동 연구를 수행하였습니다. 메탄 유래 미생물 비료를 처리한 결과 밀 종자의 새싹 신장률이 2배, 뿌리 신장률이 3.6배 향상되는 성과를 확인하였습니다. 이를 통해 온실가스 저감과 동시에 고부가가치 바이오소재 생산이 가능한 순환경제형 공정을 구현하고자 합니다. 현재 기술 수준은 TRL 4-6 단계로, 실험실 규모를 넘어 파일럿 스케일 적용을 위한 공정 최적화 연구를 진행하고 있습니다.

리그노셀룰로오스 바이오매스와 폐플라스틱을 활용해 지속 가능한 연료 및 고분자를 생산하는 공정을 개발하고 있습니다. 리그닌으로부터 유용한 단량체를 제조하는 기술과 소나무 바이오매스를 활용한 바이오폴리올 제조 기술을 확립하였습니다. 특히 리그닌의 페놀성 하이드록실기를 활용한 개질 공정을 통해 폴리우레탄 발포체의 기계적 물성을 향상시키는 연구를 수행하였습니다. 이렇게 개발된 소재는 바이오폴리올, 바이오폴리우레탄 소재, 리그닌 기반 자외선 차단 소재로 응용되고 있습니다. 리그닌의 방향족 구조를 활용하여 석유화학 기반 폴리올을 대체할 수 있는 친환경 소재 개발에 주력하고 있으며, 폐목재 및 부산물 바이오매스의 자원순환형 활용 방안을 모색하고 있습니다. 이러한 바이오매스 기반 고분자 소재는 석유 유래 원료를 대체함으로써 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 2016년에는 소나무 바이오매스를 활용한 바이오폴리올 제조 연구로 학생우수논문발표상을 수상하였습니다. 현재 기술 수준은 TRL 2-4 단계로, 실험실 규모의 공정 검증과 소재 물성 평가 단계에 있습니다.

의약품 중간체 등으로 활용되는 광학활성 화합물을 친환경적으로 합성하기 위해 단백질 공학 및 합성생물학 기술을 적용한 연구를 수행하고 있습니다. 광학활성 에폭사이드 가수분해 효소를 개량하여 반응 특이성과 활성을 향상시켰으며, 유형 II 메탄자화균을 이용하여 키랄 디올을 합성하는 생물전환 공정을 구축하였습니다. 이렇게 개발된 효소 및 균주 기반 생촉매 시스템은 의약품 중간체, 키랄 알코올 및 디올 중간체 생산에 적용되고 있습니다. 기존 화학적 합성법 대비 낮은 반응 온도와 압력에서도 높은 입체선택성을 확보할 수 있어 친환경 공정으로서의 가능성을 보여주고 있습니다. 단백질 공학적 접근을 통해 효소의 기질 인식 범위를 확장함으로써 다양한 키랄 중간체 합성에 적용 가능한 플랫폼을 구축하고자 하였습니다. 광학활성 에폭사이드 가수분해 효소 개발 연구로 2010년 한국생물공학회 담연학술상을 수상하였습니다. 현재 기술 수준은 TRL 2-3 단계로, 효소 개량과 반응 조건 최적화를 통한 생산성 향상 연구를 지속하고 있습니다.