“인공 광합성” 연구, 태양전지 효율성 향상 “열쇠”될까?
- IT / 김재성 기자 / 2020-01-20 10:52:57
“광합성” 과정 통찰, 전기에너지 전환 가장 효율적 방법 기대
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▲ 도쿄과학대학. 도쿄과학대학 제공 |
모든 살아있는 유기체들은 생존을 위해 에너지가 필요하며, 이 에너지는 간 접적으로 태양으로부터 온다. 식물, 시아노박테리아, 조류와 같은 몇몇 유기 체들은 "광합성"이라 불리는 과정을 통해 이 빛 에너지를 화학 에너지로 직접 변환할 수 있다.
“광합성”은 일부 유기체가 햇빛을 화학 에너지로 전환하는 과정으로, “광합성” 색소 중 엽록소(葉綠素)는 태양에서 나오는 빛 에너지를 포착할 뿐만 아니라 태양에서 나오는 광자가 전자로 전환되는 분자 통로인 “전자 전이 연쇄"(electron transfer chain) 에도 관여하는 것으로 알려져 있다.
엽록소(葉綠素) 분자는 빛을 흡수하고 에너지로 변환하는 것뿐만 아니라 빛 스펙트럼의 각각 다른 영역에서 빛을 흡수한다.
또한 근래에 ‘씨에이치엘에프’(Chl f)라는 새로운 형태의 엽록소(葉綠素)가 발견되기는 했지만 정확히 어디에 위치해 있고 또 그것이 어떻게 기능하는지와 같은 세부사항들은 지금까지 여전히 미스터리로 남아 있었다.
하지만 최근 다쓰야 도모 교수가 이끄는 도쿄과학대학(Tokyo University of Science) 연구진은 “광합성”과 관련된 단백질 복합체를 상세하게 분석한 결 과, ‘씨에이치엘에프’에 대한 몇 가지 새로운 측면을 발견했다고 밝혔다.
이번에 발견된 ‘씨에이치엘에프’의 위치와 기능에 대한 세부사항은 최근 자 연과학 전문지인 네이처커뮤니케이션즈(Nature Communications)誌에 게재된 연구논문에 공개됐으며 일본 오카야마대학(Okayama University), 츠쿠바대학 (Tsukuba University), 고베대학(Kobe University) 그리고 일본이화학연구소 (RIKEN) 연구진도 연구에 함께 참여한 것으로 알려졌다.
이번 연구에서 특히 흥미로운 점은, 연구진이 “광합성”의 복잡한 과정에 대 한 심층적 이해를 통해 태양전지 효율성 향상과 같은 다양한 미래 응용분 야 발굴을 목표로 했다는 점이다.
연구진이 “광합성”의 복잡한 과정에 대한 통찰력을 통해 “광합성” 과정을 모 방하려 한 부분은 태양 에너지를 포착해 전기 에너지로 전환하는 가장 효율적인 방법을 모색하려 한 것으로 분석된다.
토모 교수는 “태양으로부터 지구로 오는 태양 에너지의 절반 정도가 가시광 선이고 나머지 절반은 적외선이다”라며 “우리의 연구는 낮은 빛 스펙트럼의 하부 끝으로 멀리 떨어져 있는 붉은 빛을 흡수할 수 있는 이전에 볼 수 없 었던 메커니즘을 제시한다”고 설명했다.
이어 그는 “우리의 연구결과는 광합성을 통한 에너지 전달 효율성을 향상시 키는 방법은 물론 인공 광합성에 대한 중요한 통찰력을 제공한다"고 강조했다.
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