류원형 연세대 교수팀, 세포 필름서 광합성 전류 추출 기술 개발

나노 전극이 삽입된 조류세포 필름과 광합성 전자 추출 모식도.<사진=한국연구재단 제공>
나노 전극이 삽입된 조류세포 필름과 광합성 전자 추출 모식도.<사진=한국연구재단 제공>
녹조류가 광합성할 때 생성되는 광합성 전자를 효율적으로 추출하는 기술이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 류원형 연세대학교 교수와 김용재 대학원생 연구팀이 녹조류로 만든 세포 필름에 수많은 바늘모양 전극을 붙여 장기간 많은 수의 녹조류 세포에서 광합성 전류를 추출하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

식물세포는 광합성을 통해 태양에너지를 고효율로 전기화학 에너지로 변환한다. 이 광합성 과정에서 전기에너지를 추출해 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직은 세포 포획과 전극 삽입이 간단하지 않아 대량의 전류를 추출하기 어려운 한계가 있다.

연구팀은 녹조류 세포를 한 번에 쉽게 다룰 수 있도록 단일층의 세포 필름을 제작했다. 또 바늘모양의 나노 전극이 조밀하게 배열된 기판을 개발해 대량의 조류세포에 삽입할 수 있게 했다. 나노 전극 기판 위에 세포 필름을 샌드위치처럼 올려놓고 압력을 가하면 수많은 조류에 동시에 전극이 삽입돼 전류를 추출한다.

개발된 기술로 나노 전극 기판 1제곱센티미터(㎠)의 작은 면적 위에서 약 10만 개 이상의 조류세포의 전류를 추출할 수 있다. 그 결과 전기화학적 중계물질 없이 100나노암페어(㎁) 이상의 광합성 전류가 추출됐고 약 1주일간 세포의 기능이 유지됐다.

류원형 교수는 "세포 필름을 이용한 나노 전극 동시 삽입과 대면적 광합성 전자 추출 기술을 개발했다"라며 "조류세포와 같은 식물세포를 이용한 태양광 에너지 변환 시스템이 실험실 단계를 벗어나 실용화 단계로 나아갈 수 있는 첫 걸음"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스'(Biosensors and Bioelectronics)에 15일자 논문으로 게재됐다.

저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지