▲ 출처=전북대  © 특허뉴스

 

미생물과 전기의 융합, 농약을 완전히 없애다

 

농업과 생태계를 위협하는 잔류 농약이 미생물과 전기의 힘으로 완전히 사라질 수 있는 길이 열렸다.

전북대학교 오병택 교수(생명공학부 환경생명공학전공) 연구팀은 전 세계 농경지에서 널리 사용되는 유기인계 살충제 클로르피리포스(Chlorpyrifos, CPF)를 98.54%까지 제거하는 데 성공했다.

 

이번 성과는 환경·화학공학 분야의 세계적 권위 학술지인 'Chemical Engineering Journal'(IF 13.2, JCR 상위 3.0%) 에 게재되며 국제적으로도 기술력을 인정받았다. 연구는 박사과정생 P. Sathya가 제1저자로 주도했다.

 

단일 기술 한계를 넘은 ‘바이오-전기화학 시스템(BES)’

 

기존 농약 제거 기술은 화학적 산화나 미생물 분해 등으로 시도돼 왔지만, 효율성과 안전성을 동시에 확보하기는 어려웠다. 이를 극복하기 위해 오 교수팀은 Streptomyces pactum(AR-8) 균주를 이용한 미생물 분해에 전기분해 기술을 결합한 ‘바이오-전기화학 시스템(BES, Bio-electrochemical System)’ 을 고안했다.

 

실험 결과는 놀라웠다.

 

단일 미생물 분해 시 분해율 59.87%, 단순 전기분해 시 3.44%였지만 BES 적용 시 무려 80.15%, 최적화 조건에서는 98.54%의 제거율을 달성했다.

이는 사실상 농약의 완전 무독화(mineralization)에 가까운 수치다.

 

독성 저감과 생태 안정성까지 입증… 지렁이가 증명하다

 

연구팀은 HPLC-MS/MS 분석을 통해 CPF가 분해되는 경로를 정밀 추적했다.

그 결과, CPF는 독성이 낮은 중간체로 단계적으로 전환됐으며, 지렁이를 이용한 생태 실험에서도 BES 처리 토양의 안전성이 검증됐다.

 

CPF로 오염된 토양에서는 지렁이의 생존율 저하·성장억제·체내 농약 축적이 나타났지만, BES 기술로 처리된 토양에서는 이 같은 부정적 영향이 거의 사라졌다.

지렁이의 생리 지표와 장내 미생물 군집도 안정적으로 유지되어, 기술의 생태학적 안전성이 과학적으로 입증됐다.

 

“전기 자극이 미생물의 효소활성을 깨운다”

 

제1저자인 P. Sathya 박사과정생은 “전기 자극이 미생물 내 에스터라제와 OPH 등 분해 효소의 활성을 크게 높였다”며, “이는 미생물이 에너지를 외부로부터 받아 오염물질 분해 능력을 강화하는 새로운 원리를 보여준다”고 설명했다.

 

오병택 교수는 “이번 연구는 단순한 농약 제거를 넘어, 독성 저감과 생태 안전성까지 확보한 지속가능한 정화 기술이라는 점에서 의미가 크다”며, “환경·농업 분야에서 농약 오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 차세대 기술로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.

 

환경과 식량 안전을 위한 새로운 해법

 

이번 연구는 농약 오염이 초래하는 토양·수질·생태계 파괴 문제를 해결할 수 있는 친환경 해법으로 주목받고 있다.

BES 기술은 전기에너지를 효율적으로 활용해 미생물의 자연 분해 능력을 극대화함으로써, 인공 화학물질에 의존하지 않는 지속 가능한 오염 정화를 가능하게 했다.

 

향후 연구팀은 BES 공정의 대규모화와 다른 농약·유해 화학물질로의 적용 확대를 추진할 계획이다.

이는 식량안보와 환경보건이 중요한 시대에, 농업·환경 기술 혁신의 전환점이 될 것으로 기대된다.

 

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