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'미생물 활용해 메탄을 자원으로'...메탄 먹는 미생물 규명

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UNIST, 미생물 정량적 대사경로 밝혀
단일탄소 물질 활용하는 균주개발 초석

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 온실가스로 알려진 메탄(CH₄)을 먹고 유용한 물질로 바꿔주는 미생물인 '메탄자화균'의 새로운 대사 경로가 규명됐다. 미생물을 활용해 메탄을 자원으로 바꾸는 기술의 초석이 될 전망이다.

22일 UNIST(울산과학기술원)에 따르면 이 대학 에너지 및 화학공학부의 김동혁 교수팀은 경희대 이은열 교수팀과 공동으로 메탄자화균 중 '마이크로븀 알칼리필럼 20Z(M. alcaliphilum 20Z)'의 대사경로를 규명했다. 이 미생물은 탄화수소를 먹고 분해해 유용한 물질로 만들고, 탄소공급원이 메탄에서 메탄올로 달라질 때 전체 대사과정에 변화가 생긴 것으로 밝혀졌다.

대사경로(metabolic pathway)는 생물이 주위 환경으로부터 자신에게 필요한 물질을 흡수해 자신에게 필요한 물질을 합성하기도 하고, 또는 물질을 분해하면서 그로부터 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 과정을 물질대사라 한다. 대사과정이 일어나는 화학변화의 순서를 대사경로라 하며 물질대사의 지도와 같다.

연구결과(논문명 "Genome-scale evaluation of core one-carbon metabolism in gammaproteobacterial methanotrophs grown on methane and methanol")는 국제학술지 '메타볼릭 엔지니어링(Metabolic engineering)' 온라인판에 지난달 15일 게재됐다.

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 탄소공급원에 따른 대사경로 시뮬레이션 컴퓨터를 이용해 M. alcaliphilum 20Z을 유전체 수준으로 재연한 뒤 소비하는 탄소공급원에 따른 시뮬레이션을 통해 탄소 흐름을 예측했다. [자료=UNIST] 2019.11.22 kimys@newspim.com

김 교수는 "지구온난화의 원인이 되는 메탄은 산업용 폐가스, 낙농업, 셰일가스 추출과정에서 다량으로 방출되고 있다"며 "이런 메탄을 고부가가치 물질로 만들기 위해서는 메탄을 소모하는 메탄자화균의 대사과정에 대한 정확한 이해가 필수적"이라고 강조했다.

메탄자화균의 대사과정을 이해하면 이를 기반으로 유전자를 조작해 대사경로를 조절할 수 있다. 이렇게 되면 메탄이나 메탄올을 원료로 활용해 원하는 물질을 정확하게 얻어낼 수 있다. 지금까지는 메탄이나 메탄올의 대사과정은 보통 '메탄이 산화돼 메탄올로 바뀌는 현상'에서 시작한다고 알려졌는데, 이 정도로는 각 물질에 따른 정확한 대사과정을 파악하기 어려웠다.

이번 연구는 메탄자화균이 탄소공급원으로 메탄올을 이용할 경우, 메탄을 이용할 때보다 많은 포름산을 만들어내는 특이한 현상을 발견했다. 시작 과정이 같은데도 결과물이 달라지는 까닭은 전체 에너지 대사 과정이 바뀌기 때문이었다. 메탄을 메탄올로 변환하는 화학반응에 사용되는 조효소(NADH) 양이 달라지기 때문에, 전체 에너지 대사와 탄소 대사에 차이가 생기고, 그 결과 생성되는 화합물로 다른 것이다.

공동 1저자인 박준영 UNIST 화학공학과 석·박사통합과정 연구원은 "메탄이 아닌 메탄올을 탄소공급원으로 사용할 때는 전체 생산물의 약 25% 정도가 포름산이었다"며 "이는 단순하게 메탄을 메탄올로 변환하는 '메탄 모노옥시게나아제'를 사용하고 마는 문제가 아닌 전체 대사과정이 달라지면서 나타나는 현상"이라고 설명했다.

연구팀은 유전체 수준의 컴퓨터 모델링(Genome-scale modeling)을 이용해 메탄자화균의 대사 변화를 정확히 알아 낼 수 있었다. 메탄자화균의 대사 과정은 마치 '수많은 경우의 수가 있는 사다리 타기'처럼 복잡한데, 컴퓨터 모델링이 탄소 흐름을 한눈에 파악 할 수 있게 해준 덕분이다.

유전체 수준 모델링은 생체반응 모델링 기법으로 실제 생물개발공정에 이용된다. 유전체 수준의 대사 네트워크를 재구성하고 생화학적, 환경적 제약을 부과해 시뮬레이션을 통해 대사 흐름을 분석하는 기법이다. 원하는 성능을 갖는 생물을 컴퓨터로 디자인할 수 있게 해준다. 

김 교수는 "지금까지 잘 알려지지 않았던 'M. alcaliphilum 20Z'의 탄소공급원에 따른 대사경로의 차이는 메탄가스로 인한 환경문제를 해결하는 데 기여할 것"이라며 "이 미생물을 산업적으로 부가가치가 높은 물질을 생산하기 위한 기술을 개발하기 위해 대사공학적 관점에서 후속연구를 준비 중"이라고 말했다.

이어 "단일 탄소 물질(C1)이면서 저렴한 메탄올을 메탄자화균의 먹이로 쓰는 시스템을 개발할 경우 경제적으로도 이점이 상당할 것"이라며 "메탄올은 메탄보다 용해도가 높고 생물반응기에서 공급과 제어가 쉽기 때문"이라고 덧붙였다.

kimys@newspim.com

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'AI직원 35명' 日 NEC…한달 인건비는 300만원? [서울=뉴스핌] 오영상 기자 = 일본 NEC가 인공지능(AI) 에이전트 35명으로만 구성된 '무인 부서'를 운영하고 있다. 부서장부터 중간관리자, 실무 직원까지 모두 AI로 채웠으며, 한 달간 투입된 비용은 약 35만엔(약 300만원)에 불과했다. AI 에이전트 한 명당 월평균 비용은 약 1만엔으로, 사람을 고용하는 방식과 비교해 인건비를 획기적으로 낮출 가능성을 보여주는 실험이다. 14일 닛케이(日經)비즈니스에 따르면 NEC는 지난 8월 1일 '코퍼레이트 AI·워크포스 부문'을 출범했다. 9월 3일 기준 35명의 AI 에이전트가 소속돼 있으며, 경영진 역할을 맡은 AI부터 재무·전략 담당자, 실무 직원까지 일반 조직과 유사한 구조로 운영된다. 이 부서는 법무·인사 등 기업의 관리 업무 가운데 특히 경영기획에 가까운 일을 맡는다. 사내외 정보를 수집·분석하고 경영진의 의사결정을 지원하는 정보 현황판을 작성·운영하는 것이 핵심 임무다. ◆ AI 35명이 월 300만원으로 경영기획까지 NEC가 공개한 실증 결과에서 가장 눈길을 끄는 대목은 비용이다. AI 부서의 실증 기간인 7월 한 달간 AI가 정보를 처리할 때 발생하는 토큰 비용은 약 300만원이었다. 같은 업무를 사람이 수행한다면 인건비가 훨씬 많이 들 것이라는 게 회사 측 설명이다. AI 에이전트 한 명당 단순 평균으로 환산하면 월 약 8만5000원이다. 다만 이 금액은 급여나 전체 운영비가 아니라 AI 모델이 작업을 수행하면서 사용하는 토큰 비용이다. 시스템 구축·유지보수, 전력, 보안 관리 등에 드는 비용까지 포함한 총비용과는 구분해야 한다. 실제 업무도 구체적이다. 재무 담당 AI는 매월 사내 결산 자료를 취합해 재무 보고서를 작성하고, 주가 분석 담당 AI는 매일 아침 자사와 경쟁사의 주가 동향을 정리한다. 또 다른 AI는 정부기관의 시스템 갱신 시기를 분석해 영업 대상으로 삼을 고객을 추려낸다. NEC 무인 부서 구성 [출처=닛케이비즈니스] ◆ AI가 AI를 평가하고 조직을 개선 이 부서의 특징은 AI가 단순히 주어진 작업만 수행하는 데 그치지 않는다는 점이다. AI 에이전트들은 서로 역할을 나눠 자료를 검토하고, 문제점을 지적하며, 업무 효율을 높이는 방안을 논의한다. 예컨대 품질관리 담당 AI는 다른 에이전트가 만든 자료를 점검해 누락된 내용을 지적한다. 비용 관리 담당 AI는 토큰 사용량을 줄이는 방법을 찾아 조직 전체에 공유한다. 재무 담당 경영진 AI는 AI 활용에 투입하는 비용과 성과를 비교해 투자 판단을 내린다. AI 경영진은 매주 '임원회의'를 열어 조직 개선 방안을 논의하고, AI 직원의 역할과 직책이 맞지 않으면 인사 면담을 거쳐 강등하는 사례도 나왔다. 사람의 조직에서 볼 수 있는 평가와 관리 절차를 AI 조직에도 적용한 것이다. 업무 중 오류가 발생하면 AI 에이전트가 스스로 수정하고 외부 환경 변화에도 대응한다. 실패를 점검하고 개선안을 적용하는 순환 구조를 통해 업무 수행 방식을 계속 다듬는다는 설명이다. 다만 최종 평가와 의사결정, 거버넌스 통제는 사람이 담당하며, 사람의 승인이 필요한 사안에도 직원이 개입한다. ◆ 사람은 AI가 만든 결과로 현실을 움직인다 NEC가 무인 부서를 만든 배경에는 AI 활용 방식을 바꾸려는 전략이 있다. 사람이 필요할 때마다 AI를 도구로 사용하는 수준을 넘어, AI 자체가 독립된 조직처럼 업무를 수행하도록 하겠다는 것이다. 고다마 히로시 AI전환최고책임자는 "사람이 AI를 매번 사용하는 기존 방식으로는 AI의 속도와 기능을 충분히 활용하기 어렵다"며 "이에 따라 인적 자본과 AI 자본을 분리하고, 각각의 강점을 살려 가치를 창출하는 조직 모델을 실험하고 있다"고 설명했다. AI가 제공하는 분석은 경영 판단에도 변화를 가져올 수 있다. NEC 측은 기존에는 사업 부문이 보고하는 수치가 보수적으로 제시되는 경향이 있었지만, AI는 예측에 기반한 객관적인 수치를 제공해 사업 부문과 더 깊이 있는 논의를 할 수 있게 됐다고 설명했다. AI 부서의 업무 범위는 향후 총무 등 기업 관리 업무 전반으로 확대될 전망이다. 다만 AI가 사람의 일자리를 곧바로 대체한다는 의미는 아니라는 게 NEC의 입장이다. [AI 일러스트=오영상 기자] goldendog@newspim.com 2026-10-14 08:25
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S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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