녹조류 광합성 과정서 전류 추출…실용화 빨라진다

과학기술

녹조류 광합성 과정서 전류 추출…실용화 빨라진다
연세대 류원형 교수팀 "나노 전극 대량 삽입법 고안"

2018.11.01 09:56 연합뉴스 제공

녹조류가 광합성을 할 때 생성되는 전자를 효율적으로 추출하는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 연세대 류원형 교수와 김용재 대학원생 연구팀이 녹조류로 만든 세포 필름에 수많은 전극을 붙이는 방식으로 광합성 전류를 얻었다고 31일 밝혔다.

나노 전극이 삽입된 조류세포 필름과 광합성 전자 추출 모식도 ⓒ 한국연구재단 제공

식물세포는 광합성을 통해 태양에너지를 전기화학 에너지로 변환한다.

이 과정에서 전기에너지를 추출해 활용하려는 연구는 학계에서 활발히 진행 중이다.

그러나 아직은 세포 포획과 전극 삽입이 간단하지 않아 대량의 전류를 획득하는 데 한계가 있다.

연구팀은 녹조류 세포를 한 번에 쉽게 다룰 수 있도록 단일 층의 세포 필름을 제작했다.

아울러 바늘 모양 나노 전극이 조밀하게 배열된 기판을 구현해 대량의 조류 세포에 삽입했다.

나노 전극 기판 위에 세포 필름을 샌드위치처럼 올려놓고 압력을 가하면 수많은 조류에 동시에 전극이 들어가는 방식이다.

1㎠의 작은 면적 위에서 10만개 이상의 조류 세포 전류를 뽑아낼 수 있다고 연구팀은 설명했다.

그 결과 전기화학적 중계물질 없이 100㎁(나노 암페어) 이상 광합성 전류를 빼냈다.

세포 기능도 약 1주일 동안 비교적 오랜 시간 유지됐다.

세포 필름 나노전극 삽입 모식도(왼쪽)와 삽입 후 세포 전자 현미경 이미지 ⓒ 한국연구재단 제공

류원형 교수는 “이번 성과는 조류 세포 같은 식물세포를 이용한 태양광 에너지 변환 시스템이 실용화 단계로 나아갈 수 있는 첫걸음”이라고 강조했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 글로벌프런티어 사업과 기초연구사업(선도연구센터) 지원을 받아 수행했다.

국제학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스'(Biosensors and Bioelectronics) 15일 자에 논문이 실렸다.

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