전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 과학기술

속보

더보기

애플 와치도 시금치 광합성 에너지로 충전된다

기사입력 : 2021년05월19일 12:00

최종수정 : 2021년05월19일 12:00

2010년 광합성 전기 추출 논문 출발한 기술 현실화
자연 그대로의 재생에너지 생산 통한 활용 기대 높아

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 시금치 추출물의 광합성 반응으로 얻은 에너지로 소형 계산기, 웨어러블 시계 충전이 충분하다는 연구 결과를 내놨다. 자연 그대로의 식물 광합성으로 에너지를 얻을 수 있다는 논문에서 시작된 연구가 11년 만에 빛을 보게 됐다. 

한국연구재단은 연세대학교 류원형 교수, 황성주 교수, 홍현욱 박사, 호주 뉴캐슬대학교 이장미 박사 연구팀이 시금치에서 추출한 물질인 틸라코이드와 루테늄 산화물 시트로 제작된 식물 광합성 전지를 개발, 소형계산기를 구동했다고 19일 밝혔다. 루테늄 산화물은 백금족에 속하는 전이금속인 루테늄의 금속산화물로 전도성이 뛰어나다. 

루테늄 산화물 나노시트를 이용한 광합성 전자추출 구상도 [자료=한국연구재단] 2021.05.18 biggerthanseoul@newspim.com

일반적으로 식물은 빛을 흡수하고 물을 분해하는 광합성 과정을 통해 수소이온, 산소, 높은 에너지를 갖는 광합성 전자를 만들어낸다. 엽록체 안에 있는 광복합체인 틸라코이드에 빛과 물만 공급하면 광합성 전자가 생성되기 때문에 틸라코이드로 전지를 만들면 친환경 전기 생산도 가능해진다.

전기를 만들어내기 위해서는 음극을 띠는 틸라코이드를 음극을 띠는 전극 표면에 부착해야 해야 한다. 그동안에는 부착을 돕기 위해 화학적 결합이나 매개체를 써야 했고, 광전자가 이동하면서 손실이 발생해 효율이 낮았다. 한마디로 전자 제품을 구동할 정도의 전기를 생산하기 어려웠다는 얘기다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 틸라코이드와 그 자체로 견고하게 결합할 수 있는 종이처럼 얇은 2차원 나노시트(nanosheet) 형태의 루테늄 산화물 전극을 제작, 이를 적용한 광합성 전지를 설계했다. 

광합성 전지는 루테늄 산화물 전극에 틸라코이드가 부착돼 광합성 전자가 추출되는 음극과 백금 촉매가 함유된 탄소전극인 양극으로 구성됐다. 제작된 광합성 전지는 음극 기준 1cm²의 면적에서 광합성이 진행될 때 개방회로전압 약 420 mV, 최대 단락 전류 8.84 μA, 최대전력 0.74μW로 측정됐다.

루테늄 산화물 나노시트는 표면이 극성을 띠고 있어 다른 물질과의 부착에 유리할 뿐더러 소량으로도 전극에 도포할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀은 실제 루테늄 산화물 코팅이 된 금 전극 표면에 도포된 틸라코이드가 강한 수압의 세척과정에도 부착돼 있었지만, 코팅되지 않은 금 전극에 붙은 틸라코이드는 대부분 떨어져 나간 것을 확인했다.

연구팀은 또 시금치에서 원심분리해 얻은 틸라이코이드를 루테늄 산화물 나노시트 전극으로 연결한 광합성 전지 4개를 직렬로 연결해 소형계산기를 구동할 수 있다는 것도 알아냈다.

다수의 광합성 전지의 연결을 통한 소형계산기 구동 모습 [자료=한국연구재단] 2021.05.18 biggerthanseoul@newspim.com

이번 연구 결과는 2010년 류형원 교수 연구팀이 발표한 광합성 전자 추출 논문에서 출발했다. 같은 해 4월 나노 분야 국제학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에도 게재됐다. 남조류 세포의 단일 세포에 나노 전극을 꽂고 광합성 전자를 외부로 추출할 수 있다는 내용의 논문이다. 

류 교수는 "당시 연구를 하면서 향후 전자 기기에도 전기를 보내 구동할 수 있을 것이라는 생각을 했다"며 "이번 연구를 통해 A4용지 면적의 광합성을 통해 하루 정도 충전을 하게 되면 웨어러블 시계를 충분히 충전할 수 있다"고 강조했다. 그는 "식물체 안에서 탄수화물 합성을 위한 에너지원으로 쓰이는 광합성 전자를, 전기에너지원으로 활용할 수 있는 실마리를 얻게 됐다"고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 5월 12일 온라인에 게재됐다.

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
[이재명의 사람들] '집사' 김남준 [서울=뉴스핌] 지혜진 기자 = 김남준 대통령 제1부속실장은 '진심으로 이재명을 위하는 사람'으로 꼽힌다. 지난해 총선 이후 이재명 대통령이 당대표로서 확고한 리더십을 확립하면서 '이제는 민주당 의원 170여명 모두가 친명(친이재명)'이라는 말이 나올 때도 김 실장은 이 대통령의 안위와 향후 행보를 진심으로 걱정하는 '진짜 이재명의 사람'으로 평가받았다. 그렇기에 김 실장은 이 대통령의 선택에 매번 신중하고 우려스러운 시각을 나타냈었다. 일례로 김 실장은 이 대통령의 당대표 연임을 반대했다. 지난해 6월쯤 당내 기류는 '리더십이 공고한 이 대통령이 한번 더 당대표를 해야 한다'는 입장이 지배적이었다. 그러나 참모인 김 실장은 "당을 위해선 연임을 하는 게 맞겠으나 본인(이재명)의 대권을 위해선 안하는 게 맞다"는 입장이었다. 조기대선을 예상할 수 없던 그 시점에는 연임하는 당대표가 2026년 지방선거 공천까지 책임질 각오를 해야 했다. 이미 총선을 압승으로 이끈 '성공한 당대표'였던 이 대통령이 굳이 연임해서 지방선거라는 변수를 책임질 필요가 없다는 게 김 실장의 시각이었다. 김남준 제1부속실장. [사진=김남준 SNS] 2022년 대선에서 패배한 이 대통령이 인천 계양을 보궐선거에 참전하는 것도 반대했다. 대신 원외에서 당대표에 도전하라고 조언했다. 이 대통령이 너무 일찍 국회에 입성하면 이미지나 에너지 소모가 너무 클 수 있다는 우려 탓이다. 오로지 '대통령 이재명'이 되는 데 유리한 선택이 무엇인지 고민한 것이다. 이번 대선을 앞두고는 이 대통령의 'PI'(President Identity)를 고민하면서 온화하고 무게감 있는 이미지를 부각하려고 애썼다. 성남시장이나 경기도지사 때 이 대통령의 강한 이미지가 두드러진 만큼 대통령으로서는 신중함을 강조하려고 뒷받침했다. 그러한 노력 중 하나가 이 대통령이 자신의 페이스북에 글을 못남기도록 비밀번호를 바꾼 일이다. SNS(소셜네트워크서비스) 소통에 능한 이 대통령이 밤 늦은 시각에 '날 것 그대로'의 발언을 올릴까 우려해서다. 현안에 대해 깊이 있는 토론이 가능한 이 대통령의 장점을 살리기 위해 짧은 공중파 방송 인터뷰보다 1시간 이상 길게 이야기할 수 있는 유튜브 방송에 이 대통령이 출연하도록 조언하기도 했다. 김 실장은 성남 지역 케이블방송 기자 출신으로 이 대통령과 함께 일한 지는 10여년 정도 됐다. 2014년 재선 성남시장이던 이 대통령은 김 실장에게 성남시 대변인 자리를 제안했다. 이 대통령이 경기도지사에 당선됐을 때는 경기도청 언론비서관으로 일했다. 이후 국회에 입성해서도 김 실장은 의원실 보좌관, 정무조정부실장 등을 역임하며 이 대통령의 최측근에서 보좌했다. 이번 대선 선거대책위원회에선 후보 일정팀 선임팀장을 맡았다. 언론인 출신인 만큼 언론 소통을 총괄해왔다. 국회 기자들뿐만 아니라 이 대통령의 수사와 재판을 취재하는 법조 기자들도 김 실장이 직접 소통한 것으로 알려졌다. '체력 좋은' 이 대통령의 일정을 보좌하느라 계엄 직후인 올해 초에는 한동안 벌겋게 충혈된 눈으로 업무를 보기도 했다. 김 실장이 담당할 제1부속실은 대통령의 일정, 수행, 현안보고 등 대통령을 최지근거리에서 보좌하는 곳이다. 매 정권마다 대통령의 복심이 제1부속실장 자리를 맡아왔다. '문고리' 혹은 '문지기' 권력으로도 불린다. heyjin@newspim.com 2025-06-13 14:08
사진
李대통령, 오광수 민정수석 사의 수용 [서울=뉴스핌] 이영태 선임기자 = 이재명 대통령은 13일 전날 밤 사의를 표명한 오광수 대통령실 민정수석비서관의 사의를 수용했다. 강유정 대통령실 대변인은 이날 오전 브리핑에서 "오광수 민정수석이 어젯밤 이재명 대통령께 사의를 표했다"며 이같이 말했다. 오광수 대통령실 민정수석비서관 [사진=대통령실] 강 대변인은 "이 대통령은 공직기강 확립과 인사 검증을 담당하는 민정수석의 중요성을 두루 감안해 오 수석의 사의를 받아들였다"고 전했다. 이어 "대통령실은 이재명 대통령의 사법개혁 의지와 국정 철학을 깊이 이해하고 이에 발맞춰 가는 인사로 조속한 시일 내에 차기 민정수석을 임명할 예정"이라고 부연했다. 대통령실 관계자는 차명 부동산과 차명 계좌 의혹으로 오 수석이 물러난 만큼 차기 민정수석 검증 기준에 청렴함 등이 포함될 것이야는 질문에 "일단 저희가 가지고 있는 국정철학을 가장 잘 이해하고 이를 시행할 수 있는 분이 가장 우선적인 이재명 정부의 인사검증 원칙이라고 할 수 있겠다"며 "새 정부에 대한 국민들의 기대감이 워낙 크기 때문에 그 기대에 부응하는 게 첫 번째 사명"이라고 답했다. 이 관계자는 오 수석 건을 계기로 인사 검증 기준이라 원칙이 마련될 수 있느냐는 질의에는 "이 대통령이 여러 번 표방했던 것처럼 우리 정부에 대한 기대감, 그리고 실용적이면서 능력 위주의 인사가 첫 번째 가장 먼저 포방될 원칙"이라며 "그리고 여러 가지 우리 국민들이 요청하고 있는 바에 대한 다방면적인 검토는 있을 예정"이라고 언급했다. medialyt@newspim.com 2025-06-13 09:43
안다쇼핑
Top으로 이동