8. 해양생물자원 이용 기술 분야
8.2. 전략 연구프로그램 및 전략 연구과제
해양 바이오에너지 자원화 프로그램
연 구 필요성
세계적인 원유 가격 급등세에 의한 국가경제의 어려움을 타계하기 위한 대안으로서, 차세대수송대체에너지의 하나로 휘발유 및 경유와 혼합 또는 대체할 수 있는 바이오에탄올(bioethanol)과 바이오디젤 (biodiesel) 개발의 대안 제시
해양 원천 생물자원을 활용한 바이오가스(수소/메탄)는 신재생에너지 기술로 에너지안보를 위해 꼭 필요한 분야로 대두
연구개발 목 표
육상 기반 미세조류의 사계절․융합형 바이오매스 생산 기반 구축 미세조류 기반 바이오화학공정 산업화 전단계 시스템 구축 바이오가스 경제적 생산기술개발 (USD 2~4$/바이오가스 Kg)
배양기 1톤 기준 바이오가스 연 생산량: 2톤-H2/년, 5톤-CH4/년
주 요 연구내용
미세조류 생산을 위한 GIS 적지환경 분석법 정량화
육상기반 에너지플러스 사계절․융합형 해양미세조류 배양시설 구축 저비용 미세조류 체내 오일함량 증진 기술개발(>30%/cell)
글리세롤을 이용한 바이오화학물질 생산 기반 조성
피코시아닌, 클로로필 등 기능성물질 추출 정량화 연구(>90% 회수율) 다양한 해양환경으로부터 원천 바이오가스 생물자원 확보(10종) 바이오가스생산 작용전이 이해
System biology를 통한 바이오가스 생산 우수주 개발(10종) 바이오가스 생산 process개발(100L)
소요 예산․인력
(억원, 명)
구 분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20 계 연구비 50 50 50 50 80 80 80 80 520 인 력 15 15 15 15 20 20 20 20 140
‘2020 MTRM’상의 관련 중점기술 해양바이오에너지 생산기술
지구적 규모의 탐사를 통한 생태계 분석 및 생물자원 활용 프로그램
연 구 필요성
해양산성화와 지구온난화 등의 환경 변화에 따른 지구 미래 환경의 예측은 범지구적 현안으로 이를 위해 생태계 반응에 대한 통합적 이해가 필요
해양 생태계/생물/유전적 다양성 및 기능의 이해와 이를 통한 해양 생지화학적 과정 규명 및 예측
해양생명자원의 유전적 다양성 확보 및 이들의 생체기능, 대사산물의 활용
연구개발 목 표
해양 특성별 생명자원 및 생지화학적 유전자/단백질/대사물질 특성 규명 분자, 종 및 군집 수준의 생지화학적 순환 과정 이해 및 환경 인자와의 연관성 규명
환경 특성별 생물/유전자 기능 및 생지화학적 과정에 대한 분자적 수준의 연구 기법의 개발 및 미래 환경 변화 예측
환경내 유용 생명자원의 광역적 탐색, 생체기능 분석 및 활용
주 요 연구내용
대양 규모의 탐사를 통한 광범위한 생태/생물 조사 및 생명자원 확보 유전적 다양성, 메타오믹스(meta-omics) 연구를 통한 환경에 따른 생지화학적 순환 메커니즘의 분자적 해석
생명정보(bioinfomatics) 분석을 통한 생지화학적 순환에 연관된 생명기능 분석
해양의 생지화학적 프로세스 변화 예측 및 미래 생태계 변동 예측
소요 예산․인력
(억원, 명)
구 분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20 계 연구비 50 50 50 50 60 60 80 80 480 인 력 10 10 10 10 13 13 20 20 106
‘2020 MTRM’상의 관련 중점기술 해양생명자원 확보 및 통합관리 기술
8.2.2. 전략 연구과제
생체기능 제어용 스마트 신소재 발굴 및 응용기술 개발
연 구 필요성
지금까지 의료용 신소재 개발의 주요 원천이던 육상생물유래 신물질 발굴이 점차 포화상태에 이르게 됨에 따라 최근 이의 대체재로서 해양생명자원에 대한 관심이 높아짐
해양생명자원 연구는 미래 인류 생존과 직결되어 있을 뿐 아니라 산업적으로도 무한한 잠재력을 갖고 있음
연구개발 목 표
해양생명자원에 대한 사회적 인식의 제고 및 취약한 국내 해양생명 자원 관련 의료용 신소재 연구개발의 방향성 제시 및 기반 확립 극한생물배양 기술 및 신물질 개발
주 요 연구내용
종다양성이 우수한 지역을 중심으로 하는 bioprospecting 기법을 통해 새롭고 참신한 해양신소재 발굴
해양생물 유래 신소재 라이브러리 구축 및 스마트신소재 후보물질 도출을 위한 고효율탐색(HTS: High-Throughput Screening) 작업
화학생물학(Chemical biology)적 접근을 통한 후보물질의 세포내 반응기작 연구
소요 예산․인력
(억원, 명)
구 분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20 계 연구비 20 20 25 25 40 40 50 50 270 인 력 8 8 10 10 15 15 18 18 102
‘2020 MTRM’상의 관련 중점기술 해양생물유래 산업신소재 기술
차세대 해양생물 유전체 해독 및 활용 연구
연 구 필요성
해외의 주요 대형 프로젝트 및 DOE-JGI, JCVI 등 민관의 다양한 연구기관에서 해양 유전체 연구가 추진 중이며, 전체 생물종의 유전체 해독 프로젝트의 40% 이상을 차지
최근 빠른 속도로 진보하고 있는 차세대 유전체 분석기술(NGS, next generation sequencing)의 도래에 따른 바이오산업의 패러다임이 변화
연구개발 목 표
해양생물 유전체 연구기반 확보와 연구자원 활용 활성화 해양생물 유전체 정보 제공 및 활용 시스템의 구축 - 해양생물 전장유전체 해독 60종
주 요 연구내용
국내･외 해양생물 60종의 전장 유전체/전사 유전체 연구
- 유전체 복잡도에 따라 선도 유전체 해독(de novo sequencing) 또는 전사 유전체 해독(RNA-Sequencing)
해양생물종 유전체 정보의 DB화
전사체, 단백질체, 대사체 연구 등의 통합적 오믹스 연구 - 해양 특이 생명 현상 규명
해양생물종의 마커 유전자 및 유용 유전자/소재 개발 - 유전체 정보 기반 바이오신약․에너지․신소재 등 발굴
소요 예산․인력
(억원, 명)
구 분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20 계 연구비 20 20 20 20 40 40 40 40 240 인 력 6 6 6 6 10 10 10 10 64
‘2020 MTRM’상의 관련 중점기술
해양생명현상 분석을 통한 생리․기능 활용기술 해양생물유래 산업신소재 기술
해양 원시 단백질 3차 구조 규명을 통한 진화의 분자 기작 규명
연 구 필요성
지구 생명체 전체에서 발견되는 수많은 단백질들은 소수의 원시 단백질로부터 파생되었음
3차 구조 규명과 비교를 통해 하나의 원시 단백질로부터 다양한 단백질이 파생되는 분자적 원리 규명이 가능해짐
연구개발 목 표
단백질 기능 및 단백질 특이 환경 적응 이해
원자 수준에서 단백질 진화 기작 규명 및 신기능 단백질 발굴
주 요 연구내용
해양생물로부터 확보된 원시 단백질들의 순수 분리, 결정화, 구조 분석 Protein Data Bank에 deposit되어 있는 구조들과 비교 분석
단백질 구조-기능 상관관계를 계통 분류적 관점에서 해석 미세한 구조적 변화가 단백질 기능에 미치는 영향 분석
하나의 원시 단백질로부터 파생되었으나 다른 기질에 특이성을 보이는 효소들의 기질 특이성 발생 기작 규명
원시 단백질 구조로부터 신기능의 단백질을 설계 단백질의 특이 환경 적응 기작 규명
소요 예산․인력
(억원, 명)
구 분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20 계 연구비 20 20 20 20 40 40 40 40 240 인 력 5 5 5 5 10 10 10 10 60
‘2020 MTRM’상의 관련 중점기술
해양생명현상 분석을 통한 생리․기능 활용기술