염소젖으로 '거미줄' 만들어 군복을?!
염소젖으로 '거미줄' 만들어 군복을?!
  • 이상진
  • 승인 2019.04.08 12:00
  • 조회수 2607
  • 댓글 0
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염소젖에서 뽑아낸 거미줄로 군복을 만들기 위한 새로운 소재 개발이 한창이라고 합니다. 미국 유타주의 유타주립대학교 생물학과 연구팀은 유타주 로건에 특별한 동물농장을 2019년 현재까지 운영하고 있습니다. 연구팀의 동물농장에는 염소들이 방목돼 자라고 있는데요. 이 염소들은 겉보기에는 평범해 보입니다. 생김새나 행동, 식성 등은 일반 염소와 다를 바가 없죠. 하지만 이들 염소는 사실 세상에서 유일한 종류의 염소들입니다. 이 녀석들은 이른바 '거미염소'로 불립니다.

염소젖에서 거미 실크 단백질이 나오는 이유는 유전자변환 때문입니다. 출처:pixabay
염소젖에서 거미 실크 단백질이 나오는 이유는 유전자 형질 변환 때문. 출처: pixabay

그 차이는 유전자에 있습니다. 연구팀은 거미염소를 만들기 위해 염소의 유방세포에 거미줄 단백질을 만드는 유전자를 이식했습니다. 그래서 거미염소들은 젖으로 거미줄 단백질을 분비합니다. 거미의 유전자로 형질을 변환했다고 해서 거미염소라고 부르는 거죠. 거미염소에서 추출한 거미줄로 방탄복을 만들기 위한 새로운 소재 개발 등에 활용합니다.

 

거미염소가 탄생된 배경에는 거미로부터 충분한 양의 거미줄을 뽑아내기 어려운 사정이 있습니다. 거미는 자리를 놓고 동족끼리 싸우거나 서로 잡아먹습니다. 한 공간에서 대량으로 키울 수가 없다고 해요. 그래서 과학자들은 다른 방법을 고안했습니다. 거미의 유전자를 이식하기 위해 염소를 선택했습니다. 생산적인 측면에서 염소가 소나 돼지 등 다른 동물보다 뛰어나기 때문입니다. 염소는 태어난 지 6개월이 지나면 새끼를 낳을 수가 있고 새끼를 낳은 지 5개월 후에는 젖이 나옵니다. 그래서 거미 단백질을 얻기가 다른 동물들보다 수월합니다. 소의 경우 우유를 짜기까지 2년6개월 정도의 시간이 소요되거든요.

거미염소는 젖 1L당 거미실크단백질을 2g 정도 추출할 수 있습니다. 출처:pixabay
거미염소젖 1L당 거미실크단백질을 2g 정도 추출할 수 있습니다. 출처: pixabay

염소젖 1L당 거미 실크 단백질을 2g 정도 추출할 수 있는데요. 염소젖에서 거미 실크 단백질을 추출하기 위해서는 별도의 공정이 필요합니다. 우선 염소젖에서 지방을 분리하고 그 다음으로 염소젖의 단백질과 거미 실크 단백질을 분리하는 과정을 거칩니다. 최종적으로 분리된 거미 실크 단백질을 얼린 뒤 건조시키면 결과물을 얻을 수가 있죠. 거미 실크 단백질을 녹인 용액을 주사기에 담아 물속으로 분사하면 자연 상태의 거미줄을 닮은 가느다란 실이 만들어진다고 해요. 염소젖으로부터 나온 거미줄은 자연상태의 거미줄에 비해 강도가 1/3 정도로 낮습니다. 하지만 강도가 낮더라도 고강도와 고탄력성, 가벼운 특성 등은 보통 거미줄과 동일합니다. 일반 합성사보다 훨씬 강하고 탄력성이 뛰어납니다.

염소젖으로부터 나온 거미실크로 미군의 군복을 만들기 위한 소재개발을 하고 있습니다. 출처:pixabay
염소젖으로부터 나온 거미실크로 미군 군복을 만들기 위한 소재 개발이 이뤄지고 있습니다. 출처: pixabay

현재 연구팀은 미국 육군과 함께 거미염소로부터 뽑은 거미줄로 군복을 만들기 위한 새로운 소재 개발에 몰두하고 있는데요. 기존 군복의 소재인 나일론은 불에 닿으면 녹기 때문에 화재나 전쟁 시 군인들이 화상을 입을 위험을 안고 있습니다. 반면 거미줄은 뜨거워져도 녹지 않고 부서지는 특성을 가졌습니다. 불에 닿아도 녹지 않고 부서지기 때문에 군복에 불이 붙었을 때 나일론과 달리 군인 피부에 군복이 달라붙지 않습니다. 그래서 화상을 입을 위험이 줄어들죠.

 

지난 2017년 미 육군은 누에에서 거미 실크 단백질을 대규모로 뽑아내는 회사인 Kraig Biocraft Laboratories에 10만 달러를 투자해 고성능 섬유로 만든 군복 제작에 착수했습니다. 지난해 말 재래식 방호복을 대신할 새로운 방호복 샘플을 미 육군에 넘겼습니다. 현재 새로운 방호복은 테스트를 기다리고 있는 상태입니다.

 

이외에도 연구팀은 거미실크가 인체에 무해하기 때문에 옷감의 새로운 재료 등 다양한 응용 분야가 있을 것으로 기대합니다.

 


##참고자료##

 

  • 과학다큐 비욘드, 38억 년 생존의 기술, 자연이 답이다, EBS, 2017.
  • Florence Telue et al, "Silkworms transformed with chimeric silkworm/spider silk genes spin composite silk fibers with improved mechanical properties", PNAS 109.3(2012): 923-928.


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