<사진. 호주국립대의 생물학연구대(Research School of Biology)에 있는 그녀의 실험실에 있는 Kastoori Hingorani 박사
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

물과 햇빛: 지속가능한 연료를 위한 공식

요약: 과학자들이 광합성에서 중요한 단계들 중의 하나를 복제해서, 연료로서 수소를 생산할 수 있는 태양빛에 의해서 구동되는 생물학적인 시스템을 위한 방법을 열어주었다.

한 호주국립대(Australian National University (ANU)) 팀이 광합성에서 결정적인 단계들 중의 하나를 성공적으로 복제해서, 수소를 연료로서 생산할 수 있는, 햇빛으로 동력을 얻는 생물학적 시스템들을 위한 방법을 열어주었다. “물은 풍부하고 햇빛도 그렇다. 수소를 만들기 위해서 그것들을 사용하고, 그것을 싸고 안전하게 하는 것은 흥미로운 관점”이라고 ANU 생물연구대(Research School of Biology)에 있는 ARC Centre of Excellence for Translational Photosynthesis의 Kastoori Hingorani 박사가 말했다.

수소는 석유 제품들에 대한 잠재적인 제로-탄소(zero-carbon) 대안을 제공하며, 이미 우주선을 진수시키는데 사용된다. 그러나 이 연구 전까지, 식물들이 물을 쪼갬으로써 수소를 생산하는 방식은 잘 이해되지 않았었다. 이 팀은 빛에 노출될 때, 광합성에 열쇠가 되는 전기적인 박동을 보여주는 단백질을 만들었다. 이 시스템은 자연적으로 발생하는 단백질을 사용하고 전지나 비싼 금속들을 필요로 하지 않아서, 개발도상국가들에서 비용을 감당할 수 있을 것이라는 것을 의미한다고 Hingorani 박사는 말했다.

공동 연구자인 Ron Pace 교수는 이번 연구가 깨끗하고 값싼 연료원으로서 수소를 생산하기 위한 새로운 가능성을 열어준다고 말했다. “이것은 우리가 햇빛으로부터 에너지를 일차적인 포획을 복제한 첫 번째이다. 매우 효율적인 연료를 만들거나, 대기중 탄소를 포획하는 것과 같은 많은 가능성의 시작”이라고 Pace 교수는 말했다. Pace 교수는 인공 광합성에 의해서 생산하는 많은 양의 수소 연료는 경제를 바꿔줄 수 있을 것이라고 말했다. “무탄소 회전(carbon-free cycle)은 필수적으로 무제한적으로 지속가능하다. 햇빛은 무척 풍부하고, 물은 어디에나 있다. 이 연료를 만들기 위해서 우리가 필요한 원료들이다. 그리고 그 사용 회전의 마지막에, 그것은 물로 되돌아간다”고 그는 말했다.

연구팀은 거의 모든 살이있는 유기체들에 있는, 많이 연구되었고 아주 흔한 단백질인 페리틴(Ferritin)을 변형했다. 페리틴의 보통 역할은 철을 저장하는 것이지만, 연구팀은 철을 없애고 그것을 풍부한 금속인 망간으로 대체해서, 광합성에서 물 분리 부위를 밀접하게 모방했다. 이 단백질은 또한 햄(haem) 그룹과 결합하는데, 이것을 이 연구자들은 광-감작 색소인 아연 클로린(Zinc Chorin)으로 대체했다. 그들이 변형된 페리틴에 빛을 쪼였을 때, 자연적인 광합성에서처럼 전하 이동의 명확한 암시가 있었다. 이 가능성은 올해 초에, 뇌 암으로 죽기까지 이 연구 그룹을 이끈, 선견지명이 있는 연구자였던 부교수Warwick Hillier에 영감을 주었다. "Hillier 교수는 이미 다 만들어진 인공 광합성 단백질을 만드는 유전자를 발현하도록 대장균을 변형하는 것을 상상했다. 그것은 자가-복제 시스템이 되었을 것이다?당신이 할 일은 그것에 빛을 쪼여주는 것뿐"이라고 Hingorani 박사는 말했다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr