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중국이 희토류를 무역 협상 카드로 활용하며 미중의 '희토류 전쟁'이 격화되는 가운데 사람에게 무해한 바이러스를 이용해 광산 폐수에서 희토류를 정제하는 기술이 나왔다. 
이승욱 미국 버클리캘리포니아대(UC버클리) 생명공학과 교수 연구팀은 유전적으로 조작된 바이러스를 사용해 희토류 원소(REEs)를 추출하는 획기적인 지속 가능한 바이오 마이닝(biomining) 기술을 개발한 연구결과를 최근 국제학술지 '나노 레터스'에 공개했다고 7일 밝혔다.  
중국은 희토류 탐사, 채굴, 정제, 생산, 재활용까지 모든 과정을 내부에서 수행할 수 있는 세계 유일한 국가다. 특히 정제 과정은 까다 생활의지혜카드 롭다. 정제 과정에서 독한 화학약품을 써야 하기 때문에 산성폐수, 방사능 부산물 등 환경을 오염시키는 폐수가 나오기 때문이다. 
이 교수 연구팀은 '박테리오파지(bacteriophage)'를 개조해 희토류를 정제하는 기술을 만들었다. 1915년 영국의 세균학자 프레데릭 트워트에 의해 처음 발견된 박테리오파지는 세균을 찾아 침투해 공격하고 뱅크 집어삼키는 바이러스다. 구조적으로는 크게 유전물질을 담은 머리 부분과 세균 침투에 중요한 역할을 하는 꼬리 부분으로 나뉜다.
먼저 연구팀은 박테리오파지 표면에 '란탄 결합 펩타이드(Lanthanide-binding peptide)'와 '엘라스틴 모티프 펩타이드(Elastin motif peptide)'를 붙였다. 란탄 결합 펩타이드는 희토 국민은행 대출이자계산기 류 같은 란탄족 금속에 잘 달라붙는 펩타이드, 엘라스틴 모티프 펩타이드는 온도에 따라 유연성이 변하는 펩타이드다. 란탄 결합 펩타이드는 희토류 금속에만 착 달라붙고 엘라스틴 모티프 펩타이드는 온도가 높아지면 바이러스가 물 아래 가라앉게 만드는 역할을 한다.  
연구팀이 개조한 박테리오파지를 광산 폐수에 넣었더니 여러가지 금속 중 희토류에만 청약통장 종류 정확히 달라붙었다. 박테리오파지는 폐수 속 희토류 이온만 골라 잡았고 폐수를 가열하자 물 아래에 가라앉았다. 윗부분의 물을 따라서 버리고 바닥에 희토류 이온에 붙은 박테리오파지만 남게 한 뒤 수소이온농도(pH)를 조절해 박테리오파지가 희토류가 분리되도록 했다. 깨끗하게 정제된 희토류 금속만 따로 모을 수 있게 된 것이다. 
연구팀은 "개 자연산상황버섯가격 발한 박테리오파지는 성능 저하 없이 재사용이 가능하다는 것을 확인했다"며 "박테리오파지는 감염을 통해 대량 증식이 쉬워 저렴한 비용으로 대량 생산을 할 수 있다"고 설명했다. 
연구성과는 광산 폐수에서의 희토류 회수뿐 아니라 독성 중금속을 제거하는 데도 사용될 수 있다. 이 교수는 "지난 20년간 개발해 온 유전자 변형 바이러스 기반 기술의 연장선이다"며 "순환적이고 지속가능한 경제를 구축하는 데 기여할 새로운 세대의 스마트 바이러스 기반 소재를 위한 토대를 마련했다"고 말했다. 
<참고자료>
-https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c04468
[이채린 기자 [email protected]]