산림청 국립산림과학원(원장 전범권)은 일반 포플러 대비 생장 속도가 2배 빨라 탄소 흡수와 미세 먼지 저감능력이 우수하고, 바이오매스의 주재료인 셀룰로스 함량이 2배 높아 연료 활용도가 뛰어난 바이오매스 맞춤형 포플러 슈퍼 클론(SCII-M221)을 개발하였다고 밝혔다.

이번 연구는 산림청 특정 과제인 ‘포플러 슈퍼 클론 개발 과제(2013∼2017)’로 경희대학교 식물환경신소재공학과 고재흥 교수 연구 팀 주관으로 국립산림과학원(원장 전범권), 우리꽃연구소(대표 박공영), 인포보스(대표 박종선)가 참여하였으며, 식물 생명 공학 분야 세계 최고 학술지인 <Plant Biotechnology>에 최근 게재되었다.

개발된 포플러 슈퍼 클론(SCII-M221)은 줄기의 생장 속도가 대조구 대비 줄기 무게와 줄기 직경이 증가하는 등 2배 이상 빠르고 목질부 조직의 생장성이 뚜렷하게 향상되었다.

일반 동일 수종보다 2배 이상 빨리 생장하면 목재 이용량이 크게 증가하고, 대기 중 이산화탄소의 포집 및 저감을 기대할 수 있다. 또 가로수, 조림수 등으로 조성될 경우 미세 먼지 저감능도 높아 기후 변화 대응과 국민 삶의 질 향상에도 기여할 수 있다.

또한, 포플러 슈퍼 클론(SCII-M221)은 바이오매스 연료의 주재료인 셀룰로스 함량이 대조구 대비 39.7wt%(weight percent, 질량 퍼센트)까지 크게 증가하는 것으로 나타나 바이오 에너지 원료목을 대량 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 

바이오 오일, 바이오가스 등을 얻을 수 있는 목질 열분해 실험 결과에서도 대조구 대비 낮은 에너지 투입으로 전환이 가능하여 연료로서의 효율 역시 우수한 것으로 나타났다.

반면 목질을 구성하는 3종류의 폴리머(셀룰로스, 리그닌, 헤미셀룰로스) 중, 바이오매스 연료화의 장애 요인으로 작용하는 리그닌의 함량이 16wt%까지 획기적으로 감소하면서 연료화 효율은 더 높아졌다.

포플러 슈퍼 클론(SCII-M221) 개발에는 두 개 이상의 유전자를 한 개의 유전자처럼 발현시킬 수 있는 ‘폴리시스트론 발현 시스템’과, 목부 조직-특이적 유전자 발현을 위해 자체 개발한 'DX15 프로모터'라는 두 가지의 첨단 생명 공학 기술이 활용되었다.

특히 바이오매스를 양적으로 향상시키는 유전자인 PdGA20ox1과, 리그닌 생합성 억제 유전자 PtrMYB221을 동시에 발현하도록 유도하여 빠른 생장과 높은 활용 가치를 가진 수종의 맞춤형 개발이 가능하였다.

유전자 변형 기술을 이용하여 개발된 식물체는 현재 국내 이용이 제한되고 있지만 식용이 아닌, 짧은 기간(3∼4년), 그리고 일정 장소(GM 규정 준수)에서 재배한 후 분쇄하여 에너지 원료목으로 활용한다면 인체나 환경에 영향을 미치지 않는다.

국립산림과학원 산림생명공학연구과 한심희 과장은 “최근 화석 연료 과다 사용에 따른 전 지구적 기후 변화 현상과 미세 먼지 등으로 환경친화적이며 재생 가능한 대체 에너지의 개발 및 보급이 매우 시급한 상황”이라며 “포플러 슈퍼 클론과 같은 유용 수종 연구를 통해 기후 변화에 대응하는 산림 자원을 개발하고, 미래 에너지원으로서의 숲의 가능성도 높여나갈 것이다.”라고 밝혔다.

산림청 국립산림과학원은 일반 포플러 대비 생장 속도가 2배 빨라 탄소 흡수와 미세 먼지 저감능이 우수하고, 바이오매스의 주재료인 셀룰로스 함량이 2배 높아 연료 활용도가 뛰어난 바이오매스 맞춤형 포플러 슈퍼 클론(SCII-M221)을 개발하였다. 사진은 현미경으로 본 포플러 슈퍼 클론의 직경 생장. [사진 제공=산림청 국립산림과학원]

김찬래 기자  kcl@youngnong.co.kr

<저작권자 © 한국영농신문, 무단 전재 및 재배포 금지>