환경문제 주범인 녹조류의 식물세포, 에너지 변환 기술로 활용 기대

 

 

류원형 교수(기계공학) 연구팀이 식물세포의 광합성 과정에서 생성된 광합성 전자를 추출하는 나노전극시스템을 개발하여 에너지 변환을 통해 전기추출 효율을 높인 방법을 개발했다.

 

식물세포는 고효율 에너지 변환과정인 광합성을 통해 태양 에너지를 100%에 가까운 효율로 광에너지를 전기화학적에너지로 변환한다. 이러한 광합성에서 광합성전자가 생성되며 일반적으로 식물세포의 생장 및 대사에 사용되거나 탄수화물로 저장된다.

 

높은 에너지 변환 효율을 가진 광합성과정에서 전기 에너지를 추출하고자 하는 연구들이 진행되어왔다. 특히, 광에너지가 탄수화물로 저장되기 이전에 광합성 전자의 형태로 직접 추출하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

본 연구팀은 살아있는 다수의 조류세포 자체를 이용하여 광합성으로 발생한 전자를 추출하고, 광합성 기능의 안정성도 도모하는 대면적화가 가능한 나노전극시스템을 개발했다. 즉, 다수의 식물세포 안에 전극을 동시에 삽입하기 위해 실리콘 기반의 나노 스케일 전극 기판을 제작했다. 이곳에 다수의 식물세포를 삽입하면 나노 스케일의 전극 역시 동시에 삽입되어 다수의 식물세포로부터 광합성 전자를 일괄 추출할 수 있다. 향후 넓은 면적으로 제작된 전극을 이용한 대량 광합성 전자 추

출 시스템을 만들 수 있는 기반을 마련한 셈이다.

 

 

또한 살아있는 세포 자체를 이용하기에 세포 환경이 그대로 유지되어 추출과정 중 광합성 기능이 안정적으로 유지될 수 있다. 초기 전류 추출 시 효율이 장시간 동안 유지될 수 있는 것이다. 더불어 전기화학적 매개체가 별도로 필요하지 않아 전자추출 효율이 높아졌다.

 

류원형 교수는 “이번에 개발한 시스템은 최근 환경 문제로 대두된 녹조류 세포를 이용한 새로운 개념의 바이오-태양광 에너지 변환 기술”이라며 “해당기술의 개발은 광합성 전류 추출의 실용화 가능성을 보여준 연구이며 나아가 새로운 바이오-태양광 하이브리드에너지 변환 기술로의 발전 가능성도 보여준다.”고 전했다.

 

한편, 본 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 및 글로벌프론티어사업 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 재료공학 분야에서 세계적인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 9월 14일자에 게재됐다.