국내 한국화학연구원에 의해 식물성 기름을 이용해 조류독감(AI), 코로나19, 돼지호흡기증후군  효율적으로 사멸하는 기술을 세계 최초로 개발하고 국내 기업에 기술을 이전했다고 밝혔다.

13일 한국화학연구원 박종목 박사 연구진은 식물성 기름에서 뽑아낸 알코올 유도체를 이용해 코로나19등 바이러스의 세포막에 침입해 세포막을 파괴하는 방식의 방역기술을 개발했다고 밝혔다.

          ◈ 제작 모델 바이러스 세포막 및 반응 후의 사진모델       

박종목 박사는 코로나19 발행시 그간 사용됐던 방역제 보다 1/9수준의 낮은 세포독성을 나타냈고, 피부 자극이나 호흡기 이상 증상도 없는 것으로 나타났다고 설명했다.

한국화학연구원 박종목 박사 연구팀은 pH 중성에서 인지질 외피* 바이러스를 효율적으로 사멸하는 방역 기술을 개발해, 방역제 개발 업체인 ㈜유이케미칼에 관련 기술을 이전하는 계약을 체결했다.

△인지질 외피 : 지질 이분자 세포막, 대표적으로 코로나19, 조류독감, 아프리카돼지열병, 수족구, 원숭이두창 바이러스 등이 이에 포함된다.

     ◈ 방역제를 뿌렸을 경우의 바이러스 사멸 모식도(바이러스 모형)

㈜유이케미칼은 이번 계약에 따라 국립환경과학원 및 농림축산검역본부의 사용 허가를 받은 후, 현재 전 세계적으로 문제가 되고 있는 조류독감, 코로나19, 돼지호흡기증후군 등 바이러스성 전염병 방역에 적극 활용할 계획이며, 아프리카돼지열병, 돼지유행성 설사병 등의 바이러스에 대한 연구도 지속할 계획이다.  

최근 인류는 전 세계적인 ‘조류독감’(조류 인플루엔자 바이러스, AI)으로 가금류 1억 5천만 마리 이상 살처분하며 사상 초유의 감염사태가 발생했고, ‘코로나19(COVID-19)’ 바이러스도 어떤 변이를 일으켜 언제 다시 유행할지 알 수 없는 상황이다. 그 이외에도 인류는 ‘아프리카 돼지열병’, ‘돼지호흡기증후군’ 등의 바이러스와 사투를 벌이고 있다.

하지만 이러한 바이러스를 방역하는 기술은 여러 제한 사항으로 인해 효능 및 안전성이 담보되지 못하여 온 것이 사실이다. 예를 들어, 현재 국내에서 AI 바이러스 방역에 사용되는 방역제*를 성분 분류해보면 산화제 약 43%, 산성제제 약 35%, 알데히드류 약 13%, 양이온 계면활성제류 약 5%가 사용되고 있다.

대부분이 자연에 뿌려졌을 때 산화성, 산성, 부식성, 세포독성 등 크고 작은 우려가 제기되고 있으며, 효과적인 분무방역이 이루어지고 있지 않은 상황이다. 따라서 바이러스를 효과적으로 사멸하면서도 기존의 단점을 보완하는 ‘친환경 방역 기술·체계’ 개발이 시급한 상황이다.

이에 연구팀은 최초로 ‘식물성 기름’으로부터 얻어낸 ‘긴사슬 알코올 유도체’를 이용한 ‘셀-라이시스 기술(Cell-Lysis)*’을 도입해 인지질 외피를 가지는 바이러스만 선택적**으로, 그리고 저농도에서도 매우 빠르고 효과적으로 사멸시키는 환경친화적인 새로운 방역 기술을 개발했다. 

△셀-라이시스 기술(Cell-Lysis) : 계면활성 물질을 이용해 바이러스 세포막을 용해·파괴해 세포 속의 단백질을 연구하는 기술, 연구팀은 기존의 석유 기반 알코올 유도체 대신, 식물성 기름으로부터 얻어낸 ‘긴사슬 알코올 유도체’를 사용

△기존 방역제는 바이러스뿐만 아니라 유익한 박테리아 균도 함께 사멸시킴

연구팀은 ‘셀-라이시스 기술’을 방역 기술에 적용해, 기존 방역제의 단점을 해결할 수 있는 ▲새로운 중성 방역물질 제조기술이자, 그동안 방역 효율성이 월등함에도 불구하고 생체독성, 환경파괴 등의 우려 때문에 제한됐던 ▲‘분무방역’ 방식이 가능한 친환경 방역 기술을 세계 최초로 개발에 성공했다.

인지질로 이루어진 바이러스 세포막은 그 표면에 양이온(양전하)과 음이온(음전하)으로 이루어진 전하층을 가지고 있다. 연구팀은 이 전하층을 이온 상호작용 없이 신속히 침투해 세포막을 파괴할 수 있도록 비이온계의 천연 중성 계면활성제를 선정했고, 파괴된 물질들이 안정적으로 물에 섞이도록 설계했다. 이러한 사멸효과는 인공모델 세포막을 파괴하는 실험을 통해 확인했다.

본 기술은 0.05% 이하의 낮은 농도에서도 고병원성 조류독감(AI) 바이러스를 1분 이내에 99.99% 사멸했고, 코로나19 바이러스는 30초 이내에 99.99% 사멸*했다. 

본 기술의 큰 장점은 ‘셀-라이시스 기술’의 특성상 바이러스 변이와는 무관하게 방역 효과를 나타낸다는 점이다. 또한 방역제의 표면장력이 높으면 미세기공 속으로 침투가 불가하지만, 본 기술은 낮은 표면장력을 가지므로 미세기공 속 바이러스 방역에도 유리하다. 

㈜유이케미칼은 화학연에서 기술이전 받은 방역 기술의 사용승인 절차  이후, ’23년말을 목표로 상용화를 추진할 계획이며, 이미 구축된 대량생산 체계를 활용해 글로벌 시장 진출도 동시에 추진할 계획이다.

한화연 이미혜 원장은 “이번 성과는 기존의 방역 기술 대비 보다 효율적이면서 보다 안전한 기술인 만큼, 현재 전 세계적으로 대두되고 있는 겨울철 조류독감뿐만 아니라, 아직 종식되지 못한 코로나19, 그리고 해마다 반복되고 있는 동물 바이러스성 전염병 차단에 새로운 방역 대안이 될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.

이번 연구는 한국화학연구원 기본사업 및 산업통상자원부 공공혁신수요기반신기술사업화 사업의 지원을 받아 수행됐다.