다수 식물세포의 광합성에서 전기를 추출하는 나노전극 시스템 개발

– 환경문제 주범인 녹조류의 식물세포, 에너지 변환 기술로 활용 기대 –

□ 류원형 교수(연세대학교) 연구팀*은 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 및 글로벌프론티어사업 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 재료공학 분야에서 세계적인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스에 9월 14일자로 게재되었다.

* 미국 스탠포드 대학 식물학자 Arthur Grossman 교수팀과 공동으로 연구 수행

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

ㅇ 최근에는 엽록체(chloroplasts) 안에 들어 있는 틸라코이드 막 (thylakoid membrane)이나 광계 I (photosystem I) 등의 광합성 기구 (photosynthetic apparatus)를 추출하여 바이오-태양전지의 개념으로 발전시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.

ㅇ 살아 있는 다수의 조류세포(algal cells)내부로 삽입 후 광합성 전자를 직접적으로 추출할 수 있는 나노 전극 시스템을 개발하였다.

ㅇ 전기화학적 에너지 추출이 가능한 나노 전극 배열을 제작하고 다수의 조류세포를 나노 전극으로 삽입 후 틸라코이드 막에서 이동하는 광합성 전자를 성공적으로 추출하고 분석할 수 있는 시스템을 구현하였다.

ㅇ 태양광 기반 신재생에너지의 일환으로 광합성을 이용한 에너지 하베스팅이 여러 연구팀에서 연구가 진행되고 있는 가운데, 식물 세포 자체를 이용하여 높은 안정성을 가진 본 바이오-태양광 에너지 변환 기술은 향후 신재생 에너지 분야에 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대된다.