▲ 수소 생성하는 시스템 구조도.

미국 연구진은 유기물을 이용해 수소 연료를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

해외언론에 따르면, 미국 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 연구진이 고대 미생물의 멤브레인에서 태양광을 이용한 친환경적 수소 연료를 생성하는데 사용될 수 있는 단백질을 최근 발견했다.

연구진은 반도체성 나노입자와 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin)이란 안료를 결합시켜 수소 연료를 생성하는 촉매 프로세스를 촉진하는데 빛을 이용한 시스템을 개발했다.

티타늄 이산화물은 자외선에 반응하지만, 가시광선에는 반응하지 않는다. 연구진은 가시광선을 효율적으로 사용할 수 있는 하이브리드 시스템을 만들기 위한 빌딩 블록으로서 생물학적 광반응성 분자들을 이용했다.

연구진은 박테리오로돕신은 태양광을 에너지원으로 사용해 양성자 펌프(proton pump)로 활용될 것이다. 박테리오로돕신 양성자 펌프는 세포 내에서부터 세포 밖으로 양성자를 전달한다.

박테리오로돕신에 의해 제공된 양성자는 티타늄 이산화물 기질 속에 배치된 작은 백금 부위의 자유 전자와 결합한다. 백금 나노입자들은 수소 분자의 생성을 촉진하는데 필수적인 역할을 하는 것을 알려져 있다.

박테리오로돕신이 수소를 생성하는 데 직접적으로 관여는 하지 않지만, 백색광과 친환경적인 조건 하에서 수소를 만드는데 도움을 주는 것을 연구진이 밝혀낸 것이다.

연구 관계자는 “유기물을 이용한 하이브리드 광촉매는 수소 생성 시스템의 성능을 향상시키고, 무한한 에너지원인 염수와 태양광을 소모하면서 에너지를 생성하는 청정에너지 장치 개발에 기여할 것”이라고 밝혔다.

한편, 연구결과는 저널 Nano Letters에 ‘High-Performance Bioassisted Nanophotocatalyst for Hydrogen Production’이라는 제목으로 게재됐다.