이제 공기도 에너지다…효소 이용해 공기 속 수소를 전류로

호주 모나시대 연구팀 <네이처>에 논문
박테리아 효소로 공기중 수소를 전기로

효소를 이용해 공기로 전기를 만드는 것이 가능하다는 사실을 호주 과학자들이 증명했다. 게티이미지뱅크

호주 과학자들이 토양 박테리아에서 추출한 효소를 이용해 공기로 전기를 만드는 것이 가능하다는 사실을 실제로 증명했다.

8일 과학 저널 <네이처>에 실린 이 연구 결과는 공기 자체를 지속적인 재생에너지원으로 쓸 수도 있는 가능성을 보여주는 것이어서 관심을 끈다. 풍력 발전도 공기를 이용하지만, 공기 자체가 아니라 공기 덩어리가 움직이는 에너지를 이용하는 방식이라 바람이 불지 않을 때는 재생에너지원으로 쓸 수 없다.

호주 멜버른에 있는 모나시대학 생의학발견연구소 연구팀은 토양 박테리아의 일종인 마이코박테리움 스메그마티스(Mycobacterium smegmatis)에서 추출한 수소화 효소(Huc)가 대기 중에 미량 존재하는 수소를 전류로 바꾸는 메커니즘을 밝혀냈다.

이 연구를 이끈 크리스 그리닝 교수는 연구결과 설명 자료에서 “우리는 그동안 박테리아가 (영양이 부족한 환경인) 남극 토양, 화산 분화구 등에서 성장하고 생존하기 위해 공기 중 수소를 에너지원으로 사용할 수 있다는 사실은 알고 있었다. 하지만 그들이 어떻게 그렇게 하는지에 대해서는 지금까지 알지 못했다”고 말했다.

연구팀은 첨단 현미경(cryo-EM)으로 스메그마티스 박테리아가 공기 중 수소에서 에너지를 얻는 수소 산화 과정과 수소 효소의 구조를 높은 해상도로 밝혀냈다. 또 이런 과정을 거쳐 정제해 낸 효소가 인간이 호흡하는 공기 속 수소 농도보다도 낮은 농도에서도 전기를 만들어내는 것을 실증했다. 연구팀은 또 정제된 효소가 냉동되거나 섭씨 80도까지 가열돼도 전기를 만들고, 장기간 보관이 가능하다는 것도 실험을 통해 확인했다.

연구팀은 “스메그마티스 박테리아의 수소화 효소(Huc)는 공기나 수소로 지속적으로 전류를 생산하는 ‘천연 배터리’”라며 “연구가 초기 단계에 있지만 이 발견은 태양광 발전 장치를 대체할 소형 공기 발전 장치 개발로 이어질 상당한 잠재력이 있다”고 밝혔다.

김정수 선임기자 [e-mail]