‘환경문제 주범’ 녹조류로 전기에너지 추출 기술

국내 연구팀이 환경문제의 주범인 녹조류를 이용해 전기를 만드는 방법을 개발했다. 식물의 광합성 과정에서 만들어진 광합성 전자를 추출하는 것이다.
녹색식물이나 생물은 빛을 이용해 양분을 만드는 광합성을 한다. 식물세포는 외부의 빛을 흡수해 물과 이산화탄소를 원료로 산소와 포도당 등 유기양분을 만든다.
광합성은 태양광 에너지를 100%에 가까운 효율로 전기화학 에너지로 변환한다. 높은 에너지 변환율을 전기 에너지 추출에 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
연세대학교 기계공학 류원형 교수 연구팀은 앞선 연구에서 원자력 현미경에 부착된 나노전극을 식물세포 안으로 삽입해 광합성 과정 중 전류 추출이 가능하다는 것을 보여줬다. 문제는 단일 식물세포로 국한돼있어 얻을 수 있는 전류의 양이 매우 적었다. 실험조건도 까다로워 실용화에도 걸림돌이 됐다.
연구팀은 녹조와 적조 등 살아있는 다수의 조류세포를 이용해 광합성으로 발생한 전자를 추출하고 광합성 기능의 안정성도 도모할 수 있는 나노전극 시스템을 개발했다.
연구팀은 다수의 식물세포 안에 전극을 동시에 삽입할 수 있도록 실리콘 기반 나노스케일 전극 기판을 만들었다. 다수의 식물세포로부터 광합성 전자를 일괄적으로 추출할 수 있게 된 것이다.
살아있는 세포 자체를 이용하기에 세포 환경이 그대로 유지돼 추출과정 중 광합성 기능도 안정적으로 유지할 수 있다. 전기화학적 매개체도 별도로 필요하지 않아 전자추출 효율이 높아졌다.
류 교수는 “최근 환경 문제로 대두된 녹조류 세포를 이용한 새로운 개념의 바이오-태양광 에너지 변환 기술”이라며 “해당 기술의 개발은 광합성 전류 추출의 실용화 가능성을 보여준 연구이며 나아가 새로운 바이오-태양광 하이브리드 에너지 변환 기술로의 발전 가능성도 보여준다”며 연구의의를 밝혔다.
[이영욱 기자]