기후 변화와의 싸움, 이번엔 세제다!

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STANLEY REED

2018.01.01

세탁 세제 개선과, 더 나아가 에너지 사용 절감 노력을 선도함에 있어 곰팡이 전문가의 역할이 점점 더 커지고 있다.

덴마크 생명공학 회사가 ‘1회 세탁에 한 번 사용’이라는 목표로 기후 변화 대응에 노력하고 있다. 그들의 비밀무기는 코펜하겐 외곽의 휴면기에 들어간 숲에서 채취한 버섯(mushroom)이다.

보다 친환경적인 세제를 탐구하는 과정에서 Novozymes의 두 과학자는 정기적으로 숲의 진흙밭을 걸어 다니며, 거친 식물 섬유소를 먹이로 하며 땅에 떨어져 있는 너도밤나무나 고사리 곰팡이에서 도출되는 오이스터 버섯(oyster mushroom)을 채취하러 다니고 있다. 그들은 부패와 유사한 화학적 반응이나 자연적 처리 과정의 속도를 배가하는 버섯 내 효소를 연구하고 있다.

Novozymes의 과학자 Mikako Sasa는 “찾고 있는 것이 무엇인지 알고 있다면, 이 버섯에서 많은 일들이 일어나고 있다는 것을 알 수 있다"라고 말했다.

그들은 세탁 및 식기세척기 세제용 효소를 개발하고 있는 이 회사를 지원하고 있다. 이 회사가 개발하고 있는 세제는 물 사용량이 더 적거나, 저온에서 효과적으로 작용할 세제이다. 또한 이 세제는 에너지 절약 효과도 상당할 것이다. 예를 들면, 유럽 연합 내 가구들은 세탁기 용으로 전기 사용량의 6% 이상을 소모하고 있다.

먼지 제거 효소의 개발은 새로운 전략이 아니다. 지난 수천 년 동안, 버섯과 버섯과 유사한 곰팡이는 죽은 나무, 땅에 떨어진 너도밤나무 가지 등에서 영양소를 얻으며 숲의 지배적 존재로 진화해 왔다. 버섯 및 곰팡이류는 숙주에 효소를 분비하여 나무 잔해와 같은 물질들을 분해하고 있다. 심지어 효소가 무엇인지 파악되기 전부터, 사람들은 양조 및 치즈 제조에 효소를 사용하곤 했다.

처음 효소를 분리한 사람들은 1833년 프랑스 과학자들이었다. 녹말을 설탕으로 분해하는 것이 발견된 이후 이 효소들은 녹말 분해 효소로 알려지게 됐다. 20세기 초반이 되면서, 독일 화학자들은 이 기술을 상업화하여, 소의 배설물에서 추출된 효소를 포함하고 있는 세제를 판매했다.

Novozymes와 그들의 경쟁사들은 수년 동안 효소 카탈로그를 개발해, Unilever와 Procter & Gamble 같은 소비재 거인들에게 공급해 왔다. 

Novozymes의 1960년대 스타일의 저층 캠퍼스에서, 하얀 실험복과 소형 세탁기로 무장한 과학자들은 새로운 효소 조합을 인형 크기의 의류 조각에서 테스트하고 있다. 세제 제품의 얼룩 제거 역량을 시험하기 위해, 이 과학자들은 기름을 먹어 검어진 카라와 노랗게 변색된 겨드랑이 부분 얼룩을 전 세계에서 샘플로 가져온다.

현대의 세제들에는 8 가지의 서로 다른 효소가 포함되어 있다. 2016년, Novozymes는 약 $22억의 매출을 올렸으며, Tide, Ariel 그리고 Seventh Generation 등의 세제용 효소를 생산했다.

세제에 필요한 효소 양은 화학 세제에 비해 상대적으로 적으며, 그 품질은 보다 천연에 가까운 성분을 찾는 고객들이 매력을 느낄 정도이다. 일반적인 유럽 세탁물에 대해 1/10 티스푼 정도의 효소 양으로, 세제 내 팜유나 석유화학제품으로 만든 세제의 양을 절반까지 줄여 준다.

효소 활용은 에너지 소비를 줄이는데도 매우 적합하다. 세제용 효소들은 숲이나 바다같이 상대적으로 추운 환경에서 발견되는 경우가 많다. 추운 지역에서 자생한 덕분에, 세탁기 및 기타 세탁 공정에서 일반적으로 사용되는 열이나 압력은 필요로 하지 않는다.

따라서, 소비자는 세탁기의 온도를 낮추면서도 셔츠를 흰색으로 유지할 수 있다. 국제 비누, 세제 그리고 생활용품 협회에 따르면, 세탁 공정의 온도를 섭씨 40도까지 내릴 경우, 에너지 소비량은 최소 절반까지 줄일 수 있다고 밝히고 있다.

스위스에 위치한 국제 자연 보호 연합의 글로벌 비즈니스 및 생물 다양성 프로그램의 리더 Gerard Bos는 “자연계에는 극단까지 이른 자원 효율을 가진 체계 및 처리 과정이 다수 존재한다. 기본적으로 자연에는 낭비가 없다. 모든 물질이 재사용된다"라고 말했다.

2009년, Novozymes 과학자들은 Procter & Gamble과 팀을 결성, 저온 수 세탁용 액상 세제에 사용될 수 있는 효소를 개발했다. 연구자들은 우선 터키의 토양 박테리아에서 추출한 효소로 시작하여, 이를 유전 공학적으로 수정하여, 저온 해수에서 발견되는 물질과 보다 유사한 수준으로 만들었다. 이들이 적합한 공식을 발견했을 때 그들은 달성한 결과의 규모에 비유하여 이 효소를 Everest라고 명명했다.

영국 뉴캐슬에 위치한, Procter & Gamble 연구 개발 부 이사 Phil Souter는 “우리는 이것이 바로 소비자가 원하던 제품이라는 것을 알고 있었다. 나는 이것이 소비자가 기존의 일상을 향상할 수 있는, 실현 가능하고 실용적인 방법이라고 생각한다”.

그다음 단계로 그들은 이 효소를 대량 생산할 방법을 발견했다. Novozymes는 대량의 효소를 빠르고 저 비용으로 배양하는데 사용되는 미생물 숙주 덩어리에 새로 개발된 제품의 DNA를 착상했다. 이후 이 효소는 판매 전까지 밀착 모니터링 되는 대형 탱크에서 “양조(brew)” 됐다.

그 결과, Tide Cold Water 같은 세제의 핵심 원료가 됐다.

덴마크 작은 해안도시인 칼룬 보그에 있는 Novozymes 제조 시설 관리자 Jes Bo Tobiassen는 “이것은 대규모의 생명 공학 공정”이라고 말했다.

Novozymes는 새로운 효소를 연구하면서 중국 같은 급성장하는 시장의 소비자에게 접근하려고 노력하고 있다.

대부분의 선진국에서의 세탁 습관은 상대적으로 변화하기 어렵다. 미국은 위에서 세탁물을 넣는 top-load 방식의 세탁기를 사용하는 반면, 유럽은 미국 세탁기보다 에너지 및 물 사용량에서 보다 효율적인 전면에서 세탁물을 넣는 front-load 방식의 세탁기를 사용하는 경향이 있다.

하지만 중국의 경우, Shen Hang 같은 성장 중인 중산층 소비자들은 세탁기를 업그레이드하고 보다 비싸고 보다 높은 품질의 세제로 전환하고 있다. Novozymes 연구자에 따르면, 중국 소비자는 세계에서 가장 빈번하게 의류를 세탁하는 깔끔 떠는 사람들로, 유럽이나 미국 소비자와는 다르다. Shen씨는 효율적인 front-load 방식 세탁-건조기를 최근 구매했다. 하지만 그는 땀에 전 셔츠 칼라 얼룩을 제거할 수 있는 세제를 찾는데 고심하고 있다.

그는 제조사들의 과장된 불만에 대해 “난 약간 상처받고 있다"라고 말했다.

그는 2 종류의 표백제를 사용하는데, 하나는 흰색 옷 용이고 다른 하나는 색상 옷 용이다. 이 표백제로 얼룩이 제거되지 않을 때는  그가 손으로 그 얼룩을 비벼 빤다. 그는 1주일에 세 번 그 과정을 되풀이한다.

Novozymes 영업팀은 여기에 사업 기회가 있다 생각하고, 회사 과학자들에게 중국에서 좋아할 표백 활동으로 채워진 세탁에서 보다 나은 성능을 보일 효소를 만들어 내라고 압력을 가하고 있다.

이 회사는 진보하고 있다. Progress Uno라는 신규 개발 효소는 중국 기업 Liby가 제조한 액상 세제에 첨가되고 있다.

현재 중국 소비자는 주로 저온 세탁을 하고 있다. 하지만, Novozymes 최고 경영자 Peder Holk Nielsen은 중국 경제가 성장함에 따라 이러한 상황이 변화될 수 있다는 우려를 가지고 있다. Nielsen은 제2차 세계 대전 이후 수십 년이 지나면서 서구에서도 동일한 변화가 있었다고 말했다.

하지만, 효소 개발 덕분에 이러한 변화를 피할 수 있다면, 그것은 “경이적인 지속 가능성 스토리”가 될 수 있을 것이라고 그는 말했다. “효소 세제는 더 많은 물과 더 많은 에너지를 절약하게 할 것이다.”