국내연구진, 아미노산 원천기술 확보

국내연구진, 아미노산 원천기술 확보

-아미노산 분리 및 전환에 획기적 방법 상용화

국내 연구진에 의해 새로운 방식의 아미노산 분리 및 전환 기술(ARCA; Alanine Racemase Chiral Analogue)이 상용화에 성공하여 세계적 성장 산업인 아미노산 및 바이오산업의 원천 기술을 확보하게 되었다.

교육과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 우수연구센터사업을 수행하는 이화여자대학교 지능형나노바이오소재연구센터(센터장:최진호 (崔珍鎬, 60세) 석좌교수)의 김관묵(金寬？, 48세) 교수팀은 지난 2007년 1월 L-아미노산을 D-아미노산으로 전환하는 ARCA라는 화합물을 미국화학회지(JACS)에 발표했고, 또한, 세계적 과학잡지인 사이언스(Science)지는 이 기술을 화학분야 하이라이트로 2007년도에 소개했다.

아미노산은 식품첨가제, 동물 사료, 영양제, 의약품 원료, 살충제, 살균제 등 다양한 관련 산업에 파급 효과가 있는 중요한 소재로서 반도체의 인텔 칩 같은 산업의 쌀로서 기능을 하는 소재이다. 또한, 아미노산은 20여 가지의 천연 아미노산 이외에도 수백 종류의 비천연 아미노산이 있으며 이들은 각각 L-형과 D-형으로 존재한다. 그런데 공업적으로 아미노산을 만들면 일반적으로 L-형과 D-형이 50:50으로 섞이어 만들어지는데 L-형과 D-형을 각각 분리하여 사용하여야 한다. 분자식과 분자량을 같은 아미노산도 L형은 치료제로, D형은 살충제로 사용되는 예가 있을 만큼 두 가지 성질은 완전히 다르다. 그러나 이들을 분리하는 일이 간단하지가 않아 분리 및 전환 기술은 산업계와 학계의 오랜 숙제였다.

그동안 의약용품의 원재료로 주로 사용되어 선진국형 산업으로 분류되는 D-아미노산과 비천연 아미노산의 제조가 천연 L-아미노산보다 훨씬 까다로운 기술을 요구하기 때문에 국내 기업의 세계 시장 점유율은 아주 미약했으며 업계 및 학계에서도 이들을 제조하는 기술 개발에 많은 노력을 기울여 왔으나 상용화 기술을 확보하는데 어려움을 겪어왔다.

김 교수팀은 논문 발표 이후 지난 2년간의 실용화 연구를 진행하여 올해 ARCA기술을 응용해 원하는 아미노산만 선택적으로 수송하여 대량 생산하는 시스템을 개발했다.

이 시스템을 통해 천연에서 얻은 L-아미노산 혹은 인공적으로 합성하여 얻은 DL-혼합 아미노산을 L-아미노산 또는 D-아미노산으로 간편하게 전환할 수 있게 되었다. 김 교수팀은 이 시스템이 성공적으로 작동하는 데 필요한 기술을 모두 개발하였으며, 이 시스템은 세계적으로 전례를 찾을 수 없는 매우 독특한 L-D 아미노산 전환 기술이다.

김 교수팀이 성공한 이 기술의 가장 큰 장점은 기존의 제조법(효소법, 발효법, 광학분할법 등)과는 달리 전체 아미노산 중 80-90%에 대해 범용적으로 적용할 수 있다는 점이다. 이 의미는 하나의 기술로 여러 아미노산의 생산이 가능한 세계 최초의 원천 기반 기술개발이 성공했다는 점이다. 이 같은 획기적 장점에 유효성분 추출률을 99%까지 끌어올려 단숨에 세계적인 경쟁력을 갖게 되었다.

또한, 이 기술은 단기간 대량 생산이 용이하며, 용매가 순환함에 따라 비용절감을 가져오고, 상온 상압에서 생산할 수 있으며, 설치가 간단하여 제조 단가가 저렴하다. 특히, 제조공정에서 이산화탄소 발생, 공해 물질 유발이 없으므로 환경적으로도 매우 혁신적인 청정기술(Green technology)로 미래 경쟁력도 갖추었다. 이와 관련된 연구 성과는 그동안 각국에 특허등록 또는 출원되었으며 논문으로 발표되었다.

- 바이나프돌 유도체, 그의 제조방법 및 광학분할 또는 광학변환을 위한 그 용도
[등록:한국(‘06년), 미국(’07년), 유럽(‘08년), 출원:일본(’06년)]
- 강력한 수소 결합제공기를 갖는 알라닌 라스에이즈 모방 키랄바이나프돌 유도체 및 이 유도체를 이용한 광학분할 및 변환방법
[등록:한국(‘07년), 출원:미국(’08년), 유럽(‘08년), 일본(’08년)]

- ARCA 제조 방법 특허 [출원: 한국 (‘08년), PCT('09년)]
- JACS ('07), Science (07), JOC ('08), Chem. Eur. J. (08), Tetrahedron(09)

전 세계 1차 아미노산 시장은 2008년 약 14조 원(95억 달러, 적용환율 $1=1,300원) 시장으로 성장하였고 아미노산의 다양한 기능이 입증되어 첨단 바이오 의약품에 주요 원료가 됨에 따라 2차 응용시장인 아미노산 유도체 및 펩티드 의약품 산업이 2008년 44조 원으로 성장하여 아미노산 관련 시장은 2008년 총 58조 원의 규모를 이루고 있다.

김관묵 교수는 “ARCA에 의한 아미노산 전환 상용화 기술은 국내 연구진에 의해 개발된 원천기술이라는데 큰 의의를 갖고, 획기적인 아미노산 전환 원천기술 상용화는 고도 기술집약적 산업 기반 구축과 동시에 외화가득률을 높일 수 있는 고부가가치 산업으로의 본격 진입할 것”이라며, 더불어 “이 기술을 통해 1차, 2차 아미노산 시장의 한 축으로 진입하고 이를 넘어 21세기 블루오션 시장인 바이오산업에서 한국이 세계적 강국으로 진입하는 게이트웨이가 될 수 있다. 이번 상용화 성공으로 단기간에 산업화 될 수 있다는 점에서 국가 신성장 동력의 한 축으로 역할을 할 것으로 기대된다.”라고 덧붙였다.