공기를 전기로 바꾸는 효소 찾았다

호주 모나시대

게티이미지뱅크 제공

공기를 전기로 변환시키는 새로운 효소가 발견됐다. 이 효소를 사용하면 아주 적은 양의 공기로도 전류를 만들 수 있는 것으로 확인됐다. 향후 전기 에너지를 확보하는 친환경 기술로 발전할 수 있을지 관심이 모인다.

리스 그린터 호주 모내시대 연구원 연구팀은 극한 환경에서 생존하는 세균(박테리아)에서 발견한 효소가 수소에서 전기 에너지를 발생시키는 것을 확인한 연구 결과를 8일(현지시간) 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

연구팀은 토양에 서식하는 세균인 ‘마이코박테리움 스메그마티스’가 대기 중의 수소를 에너지원으로 사용하는 데 주목했다. 마이코박테리움 스메그마티스는 남극이나 화산 분화구, 심해와 같이 척박한 환경에서도 아주 적은 양의 수소로 생존에 필요한 영양분을 섭취한다. 연구팀은 이 세균이 수소를 에너지원으로 바꾸는 데 사용하는 효소를 추출해 자세한 구조를 관찰했다.

분석 결과 ‘후크(huc)’란 이름의 이 효소는 수소를 전류로 바꾸는 기능을 가진 것이 확인됐다. 초저온전자현미경(cryo-EM)을 사용해 효소가 기능하는 과정을 세밀하게 관찰한 결과 아주 적은 양의 수소로도 전류를 발생시키는 것으로 나타났다.

연구팀은 “이 효소는 인간이 숨을 쉬는 데 필요한 공기의 0.00005%에 불과한 공기에서도 수소로부터 전류를 생산하는 것이 확인됐다”고 말했다. 기존 수소에서 전류를 생산하는 데 사용되던 화학 촉매보다 훨씬 효율적이란 설명이다.

후크 효소는 안정성도 높은 것으로 나타났다. 실험 결과 이 효소를 얼리거나 80도 이상으로 가열해도 수소에서 전류를 만드는 기능에는 문제가 없었다.

연구팀은 후크 효소가 전기를 생산하는 친환경적인 기술로 발전할 수 있다고 내다봤다. 전기를 만드는 데 필요한 수소량이 적고 다양한 온도 환경에서도 안정적으로 기능하는 것이 확인됐기 때문이다.

이번 연구를 이끈 그린터 연구원은 “후크 효소의 전기 생산 능력은 아직은 연구 단계에 불과하다"면서도 "장기적인 연구가 이뤄진다면 대표적인 친환경 에너지 생산 기술인 태양광을 대체하는 기술로 발전할 가능성이 기대된다”고 말했다. 연구팀은 후속 연구를 통해 충분한 전기를 생산할 수 있을 만큼 대량의 후크 효소를 생산하는 방법을 찾아 나설 계획이다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]