플라스틱은 가볍고 오랜 시간 동안 부식되지 않아 인간에게 큰 편리함을 제공하는 물질로 자리잡았지만, 자연적으로 분해되는데 너무 많은 시간이 걸려서 환경오염을 일으켜서 우리가 처리해야할 과제가 되었다. 가령 플라스틱 제품 중 하나인 PET병의 경우에는 분해되는데 450년 이상의 시간이 걸린다고 한다(S. Joo, I. J. Cho, H. Seo et al., Nat. Commun. 9, 382 (2018). ) 이에 따라 친환경적인 방법인 플라스틱 생분해가 주목받고 있다.
우선 플라스틱에 대하여 간단하게 소개하도록 하겠다. 플라스틱은 탄소골격을 가지고 있는 고분자 물질로 인공적으로 합성되며 대량생산이 가능하다는 점에서 우리 삶 주위 곳곳에서 사용되고 있다. 이번 코로나 사태로 배달음식이 증가하면서 일회용품과 플라스틱 사용이 증가했다는 점에서 우리가 평소에도 얼마나 많은 플라스틱을 사용하여왔는지 실감할 수 있을 것이다. 일상생활뿐만 아니라 여러 산업에서도 다양하게 쓰이고 있다. 그중에서 특히 농업에 사용되는 멀칭비닐의 경우 잡초의 성장을 막는 등 널리 사용되지만 처리가 힘들다는 점에서 환경문제를 야기하고 있다. 구성근, 구자춘 박사가 주도한 이 실험에서는 멀칭비닐을 생분해하는 방법에 대해 연구한다.
멀칭비닐 분해 실험에서 분해 세균은 폐멀칭비닐 샘플을 수집하여 그것에 살고 있는 균류를 분류하여 이용되었다. 구체적으로 말하자면 폐멀칭비닐을 수집하여 그곳에 있는 미생물도 같이 수집한 후 멀칭비닐 분해 미생물을 따로 증식시키기 위하여 최소배지에 멀칭비닐만을 탄소원으로 사용하도록 환경을 만들어 한 달간 배양한다. 배양 후 미생물을 분리하여 그것이 멀칭비닐을 탄소원으로 사용하는지 확인하기 위하여 전자현미경으로 멀칭비닐에 붙어 증식한다는 것을 확인하고 이 실험을 진행하였다고 한다.
멀칭비닐 미생물의 효율성을 비교하기 위하여 대조군으로 미생물이 없는 멀칭비닐, 멀칭비닐 분해능력이 없는 미생물이 있는 멀칭비닐을 삼았다. 그 후 한달 간 멀칭비닐에 미생물을 증식시키고 초음파 세척기를 이용하여 멀칭비닐에서 미생물을 분리하였다. 미생물은 따로 배양을 하고 멀칭비닐은 에탄올을 첨가하여 남은 미생물을 제거한 후 건조시켜 얼만큼의 무게변화가 있었는지를 확인하였다. 멀칭비닐 분해율은 미생물 배양 전과 후의 무게 차이를 측정하여 결정하였다. 한 달 동안 대부분의 미생물들이 10%이상의 분해율을 나타내었다는 것을 알 수 있다. 하지만 대조군 실험에서 사용된 미생물 없이 배양한 멀칭비닐과 멀칭비닐 분해활성이 없는 미생물과 배양한 멀칭비닐은 그 전과 구별할 수 없는 매끄러운 표면을 관찰할 수 있었다. 반면 멀칭비닐 분해활성이 있는 미생물과 배양했을 경우에는 멀칭비닐 표면에 미생물 군집을 이루는 것을 보였으며 멀칭비닐 표면에 증식을 하여 비닐을 일부 분해하는 것을 관찰할 수 있었다.
아직 멀칭비닐 미생물의 분해 효율성이 크지 않기 때문에 당장 상용화하기에는 무리가 있겠지만, 생분해는 다른 방법들보다 더 환경을 고려하면서 인간에게도 더 편리하게 플라스틱을 사용할 수 있으므로 유망한 길이다. 더 많은 미생물을 수집하여 관찰을 하고 유전자 변형기술이 더 발달해서 효율성을 높일 수 있다면 멀칭비닐과 다른 플라스틱 제품을 미생물로 분해한다는 것이 상용화되어 언젠가는 모두가 어렵지 않게 받아들일 수 있는 날이 올 것이라고 기대한다.