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[IT뉴스]"상자 붙이는 접착제, 석유 없이 만든다"…상용화 가능성은?

온카뱅크관리자

2026-09-17 14:47:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 보도기사 
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 붙이고 녹이고 다시 붙여도 성능 유지…새 바이오 접착제 개발 96시간 효소 처리에 분해 확인…생분해성 접착제 가능성 제시
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 <img alt="KAIST, 미생물을 이용해 만든 '접착제' 설명(AI 생성 이미지)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/17/551724-22lyJQR/20260917144317531pmli.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="0sXTEpXS0N" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/17/551724-22lyJQR/20260917144317531pmli.jpg" width="658">
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 KAIST, 미생물을 이용해 만든 '접착제' 설명(AI 생성 이미지)
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 택배 상자와 가구, 전자제품, 자동차 등에 널리 사용되는 '핫멜트 접착제'를 석유 대신 미생물을 이용해 생산할 수 있는 기술이 개발됐습니다.
 KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 대장균의 유전자와 대사경로를 조절해 포도당으로부터 접착제용 바이오 고분자를 생산하는 미생물 세포공장을 개발했다고 17일 밝혔습니다.
 ◆ 석유계 접착제 대체할 바이오 소재 개발
 현재 산업 현장에서 사용되는 접착제 상당수는 석유에서 유래한 고분자를 원료로 합니다. 포장재와 전자제품, 자동차, 건축자재, 생활용품 등 활용 분야도 다양합니다.
 이 가운데 핫멜트 접착제는 이른바 글루건 접착제처럼 열을 가하면 녹고 식으면 빠르게 굳는 방식입니다. 별도의 유기용매 없이 사용할 수 있고 접착 속도가 빨라 여러 산업에서 활용되고 있습니다.
 하지만 현재 핫멜트 접착제 대부분은 에틸렌-비닐아세테이트(EVA) 등 석유계 고분자를 기반으로 생산됩니다. 자연에서 쉽게 분해되지 않아 폐기물이나 미세플라스틱 문제로 이어질 수 있고, 생분해성 포장재에 사용하더라도 접착제가 분해되지 않으면 제품 전체의 친환경성이 떨어질 수 있습니다.
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 연구팀은 이를 대체할 소재로 미생물이 생산하는 생분해성 폴리에스터인 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)에 주목했습니다.
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 <img alt="연구진(왼쪽부터 생명화학공학과 강민주 박사과정, 이상엽 특훈교수, 이영준 박사, 김기배 박사)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/17/551724-22lyJQR/20260917144317696dlfr.jpg" data-org-width="533" dmcf-mid="p6QV3nQ9Fa" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/17/551724-22lyJQR/20260917144317696dlfr.jpg" width="658">
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 연구진(왼쪽부터 생명화학공학과 강민주 박사과정, 이상엽 특훈교수, 이영준 박사, 김기배 박사)
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 ◆ 대장균 대사경로 설계해 접착제 소재 생산
 
 연구팀은 미생물이 원하는 물질을 생산하도록 세포의 대사과정을 설계하는 시스템대사공학을 이용해 대장균의 대사경로를 새롭게 구성했습니다. 이를 통해 포도당으로부터 PHA 계열의 새로운 고분자인 poly(4HB-co-PhLA)와 poly(3HB-co-4HB-co-PhLA)를 생산하는 데 성공했습니다.
 
 연구팀은 서로 다른 특성을 가진 4-하이드록시부티레이트(4HB)와 페닐락테이트(PhLA)를 하나의 고분자에 결합했습니다.
 
 4HB는 소재를 부드럽고 잘 달라붙게 하는 특성을, PhLA는 단단함과 열에 견디는 특성을 높이는 역할을 합니다. 두 성분의 비율을 조절해 접착성과 열적 특성을 함께 조정하는 방식입니다.
 
 ◆ 유전자 발현·효소 조절하고 대사모델로 병목 찾아
 
 연구팀은 대장균이 포도당을 이용해 4HB와 PhLA를 만들고, 이를 하나의 고분자로 연결하도록 세포 내부의 대사경로를 설계했습니다.
 
 여러 성분을 동시에 생산하는 과정에서 발생하는 대사 불균형을 해결하기 위해 유전자 발현의 세기와 시점을 조절하고, CoA 전달효소를 추가했습니다. 또 세포 내부에서 일어나는 대사반응을 컴퓨터로 분석하는 게놈 규모 대사모델을 활용해 원료 공급이 부족하거나 생산에 병목이 생기는 경로를 찾아 최적화했습니다.
 
 그 결과 영양분을 지속적으로 공급하면서 미생물을 배양하는 유가식 발효를 통해 poly(4HB-co-PhLA)를 배양액 1리터당 10.2g 생산했습니다.
 
 ◆ 상용 EVA보다 높은 전단 접착력 기록
 
 연구팀은 생산한 고분자가 실제 핫멜트 접착제 소재로 활용될 수 있는지도 확인했습니다.
 
 poly(4HB-co-PhLA)는 스테인리스강을 대상으로 한 전단 접착 시험에서 4.58MPa의 접착력을 기록했습니다. 비교 대상으로 사용한 상용 EVA 접착제의 4.20MPa보다 높은 수치입니다. 전단 접착력은 서로 붙어 있는 두 물체를 옆 방향으로 밀어 떼어낼 때 얼마나 강하게 버티는지를 나타냅니다. 
 
 poly(3HB-co-4HB-co-PhLA)는 목재 접착 시험에서 상용 EVA 접착제와 비슷한 수준의 성능을 보였습니다. poly(4HB-co-PhLA)는 반복해서 녹인 뒤 다시 접착한 이후에도 상당 수준의 접착력을 유지했으며, PhLA를 도입하면서 열에 견디는 특성도 향상됐습니다.
 
 ◆ "대장균 사용" 자체가 접착제에 남는 것은 아냐
 
 이번 기술은 대장균 자체를 접착제로 사용하는 것이 아니라, 대장균을 일종의 생산공장으로 활용해 포도당으로부터 고분자를 만드는 방식입니다.
 
 생산 과정에서 화학 촉매나 중금속을 사용하지 않으며, 접착제를 구성하는 4HB는 생체 내에서도 존재하고 대사될 수 있는 물질입니다. 4HB로만 이뤄진 고분자 계열 가운데는 의료용 소재로 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 사례도 있으며, PhLA 역시 꿀 등 자연계에서 발견되는 성분입니다.
 
 다만 이번에 개발된 접착제 소재 자체가 인체용이나 의료용으로 안전성 검증을 거친 것은 아닙니다.
 
 ◆ 당장 석유계 접착제 전면 대체는 어려워
 
 연구팀은 이번 기술이 기존 석유 기반 접착제를 곧바로 완전히 대체하는 단계는 아니라고 설명했습니다.
 
 현재로서는 생산 가격과 적용 범위 등을 고려하면 상용 석유계 접착제를 전면 대체하기는 어렵습니다. 다만 바이오 기반으로 생산할 수 있고 일부 조건에서 상용 EVA와 비슷하거나 더 높은 접착 성능을 확인한 만큼, 친환경성이 중요하거나 특정 소재에 높은 접착력이 요구되는 분야부터 활용 가능성을 검토할 수 있습니다.
 
 이번 연구는 미생물의 대사경로를 설계해 접착력과 유연성, 내열성 등 필요한 기능을 갖는 고분자 소재를 생산할 수 있다는 가능성을 보여줬다는 데 의미가 있습니다.
 
 연구팀은 기존 석유화학 공정에 의존해온 기능성 고분자를 포도당과 같은 재생 가능한 원료로 생산함으로써 향후 접착제뿐 아니라 다양한 기능성 고분자의 바이오 제조 기술로 확장할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
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 (사진=KAIST) 
 조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr
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