한국연구재단(NRF)은 연세대학교 류원형 교수와 김용재 대학원생 연구팀이 녹조류가 광합성할 때 생성되는 광합성 전자를 효율적으로 추출하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

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

이번 연구팀은 이러한 한계점을 해결하기 위해 녹조류 세포를 한 번에 쉽게 다룰 수 있도록 단일층의 세포 필름과 바늘모양의 나노 전극이 조밀하게 배열된 기판을 개발했고, 이를 활용해 나노 전극 기판 위에 세포 필름을 샌드위치처럼 올려놓고 압력을 가하면 수많은 조류에 동시에 전극이 삽입되어 전류를 추출했다.

특히 이번에 개발된 기술로 나노 전극 기판 1 제곱센티미터(cm2)의 작은 면적 위에서 약 10만개 이상의 조류세포의 전류를 추출해 전기화학적 중계물질 없이 100 나노암페어(nA) 이상의 광합성 전류가 추출되었고, 약 1주일 간 세포의 기능이 유지되는 것을 확인했다.

류원형 교수는 “이번 광합성 전자 추출 기술은 조류세포와 같은 식물세포를 이용한 태양광 에너지 변환 시스템이 실험실 단계를 벗어나 실용화 단계로 나아갈 수 있는 첫 걸음”이라고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 글로벌프런티어 사업, 기초연구사업의 지원을 받아 수행됐고, 국제학술지 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)에 10월 15일 게재됐다.