플라스틱을 먹는 ‘팩맨 효소’…분해 가능한 재료의 조건을 찾다

KSquare USA · 2026년 10월 17일

보도·자료 날짜: 2026-10-16 재소개 / 대학 발표 2026-09-02 | University of Konstanz / ScienceDaily

세균이 특정 플라스틱을 분해하는 데 쓰는 효소가 주목받고 있다. 독일 콘스탄츠대 연구진은 폴리에스터 계열 바이오플라스틱을 분해하는 효소의 작용을 조사했고, ScienceDaily는 이를 ‘팩맨 효소’라는 표현으로 소개했다.

효소는 플라스틱이라는 이름을 알아보고 먹는 것이 아니다. 재료의 분자 구조에 있는 특정 결합에 작용한다. 따라서 어떤 플라스틱은 분해하면서 다른 플라스틱에는 거의 영향을 주지 않을 수 있다.

이번 실험에서도 폴리에틸렌은 대체로 영향을 받지 않았다. 바다와 매립지에 쌓인 모든 플라스틱을 세균이 곧 처리해 줄 것이라는 뜻으로 읽으면 연구 범위를 넘어선다. 연구진이 강조한 방향은 미생물이 끊을 수 있는 결합을 가진 재료를 설계하는 것이다.

실험의 대조군은 왜 필요한가

흙에 묻은 필름이 줄어든 것만 보면 바람이나 물, 다른 물리적 요인의 영향을 분리하기 어렵다. 연구진은 생분해성 재료와 일반 폴리에틸렌, 셀룰로스, 재료를 넣지 않은 토양 등을 비교했다. 서로 다른 조건을 나란히 두어 어떤 변화가 무엇과 연결되는지 확인한 것이다.

콘스탄츠대 설명에서는 생분해성 재료들이 약 250~330일에 분해된 반면 고밀도 폴리에틸렌은 거의 달라지지 않았다고 한다. 셀룰로스는 더 빠르게 분해됐다. 이 수치들은 실험 조건 안에서의 비교다. 중요한 성과는 빠른 숫자 하나가 아니라 같은 환경에서도 재료의 결합 구조에 따라 결과가 크게 달랐다는 점이다. 바꿔야 할 대상이 미생물만이 아니라 재료 설계일 수 있음을 보여준다.

연구는 플라스틱 분해와 항생제 분해라는 효소의 두 기능도 다뤘다. 같은 효소가 다른 물질에 작용하는 까닭을 이해하면 생물학적 재활용을 설계하는 데 도움이 될 수 있다.

왜 어떤 플라스틱은 먹히고 어떤 것은 그대로일까

플라스틱은 하나의 물질 이름이 아니라 서로 다른 고분자 재료를 묶는 말이다. 고분자는 작은 단위가 길게 연결된 분자다. 효소가 작용하려면 그 연결 가운데 맞는 화학적 고리가 있어야 한다. 쇠사슬에 쓰는 절단기가 모든 종류의 끈을 같은 방식으로 자르지 못하는 것처럼, 효소도 재료의 구조를 가린다.

폴리에스터에는 물을 이용해 끊을 수 있는 에스터 결합이 있다. 이번 연구에서 주목한 재료는 미생물이 그런 약점을 이용할 수 있도록 설계된 고분자다. 반면 널리 쓰이는 폴리에틸렌의 구조는 같은 효소에 쉽게 끊어지지 않는다. ‘플라스틱 분해’라는 한 문장 아래 서로 다른 재료가 섞이면 결과가 과장된다.

콘스탄츠대 연구진은 숲의 흙에 시료를 두는 실험과 실험실 비교를 함께 진행했다. 어느 재료가 없어졌는지만 보는 것이 아니라 미생물 활동과 관련 유전자, 효소의 구조를 연결했다. 대학 자료는 효소가 세포 밖으로 나가면서도 세포 표면에 붙어 있도록 하는 신호와 지질 앵커를 설명한다. 세균은 큰 플라스틱 덩어리를 통째로 삼키기보다 밖에서 잘라 이용할 단위로 만든다.

분해와 부서짐은 같은 말이 아니다

큰 비닐 조각이 눈에 안 보이는 가루가 됐다고 자연의 순환으로 돌아간 것은 아니다. 작은 플라스틱 조각으로 남을 수도 있다. 반면 미생물이 물질을 분해해 자기 대사에 이용하는 과정은 다른 수준의 변화다. 실험에서 기체 발생과 대조군을 함께 확인하는 이유는 표면이 거칠어졌다는 인상만으로 결론내리지 않기 위해서다.

생분해성이라는 말도 조건을 지워서는 안 된다. 특정 토양이나 온도, 시간에서 분해된 결과를 찬 바다나 가정의 쓰레기통에 그대로 적용할 수 없다. 어떤 재료를 어디에서 얼마나 오래 관찰했는지까지 제품의 성격에 포함된다.

이번 효소가 항생제에도 작용한다는 결과는 자연의 도구가 사람의 분류표대로 움직이지 않는다는 사실을 보여준다. 우리는 플라스틱과 약물을 서로 다른 용도로 만들었지만, 효소는 화학 구조에 반응한다. 이 연결은 환경 속 효소의 역할을 더 넓게 조사할 이유가 된다.

쓰레기 문제의 해결을 세균에게 전부 떠넘길 수는 없다. 다만 재료를 만들 때부터 사용 후 어떤 결합을 누가 끊을 수 있는지 생각한다면, 분해는 폐기 후에 운 좋게 일어나는 일이 아니라 설계에서 검토할 기능이 될 수 있다.

자료와 출처

University of Konstanz / ScienceDaily

University of Konstanz · 연구 설명

KSquare USA 편집부 · 출처에 근거한 재구성과 배경 해설. 비유와 감상은 설명을 위한 편집부의 서술입니다.