혐기성 미생물로 수소에너지 생산···‘수력도약’ 이용한 세포컨트롤 기술 개발 최근 아침 저녁으로 날씨가 쌀쌀해져 따듯한 온천이 생각나는 계절이다.
사람이 온천을 즐길 수 있는 온도뿐 아니라 화산 주변과 같은 펄펄 끓는 물에서도 잘 살아갈 수 있는 존재가 있는데 바로 '초고온성 미생물'들이다.
초고온성 미생물들은 대체로 산소가 없는 환경(혐기성)에서 수소를 만들어낸다.
이들은 미래 청정에너지인 수소 생산의 좋은 원료가 된다.
또 물이 콸콸콸 흐르다 보면 위로 솟아오르는 현상을 볼 수 있다.
이를 '수력도약'이라고 한다. 일상생활에서 볼 수 있는 이 현상을 이용해 마이크로(미시) 세계에서 세포 등 입자를 제어하는 기술이 최근 나왔다.
미시 세계의 원료를 거시로 확장하거나, 거시 세계의 원리를 미시 세계에 활용하는 기술에 대해 알아보자.
⊙ 혐기성 미생물로 '무한 에너지' 수소에너지 생산 석탄 석유 등 화석연료의 고갈이 다가오고 이에 따른 지구온난화가 가속되면서 세계 각국은 지금 대체에너지 개발에 여념이 없다.
바이오매스, 핵융합에너지, 풍력발전, 태양광에너지 등이 대표적이다.
이와 함께 많은 전문가들이 유망한 대체에너지로 꼽는 게 수소에너지다.
수소는 지구상에서 가장 풍부한 물(H20)을 원료로 쓰기 때문에 무한에 가까운 에너지이며, 연소 후 만들어지는 부산물도 물이라서 폐기물이 없다.
즉 수소는 최상의 무공해 친환경 에너지이며, 연료전지를 통해 전력생산까지 동시에 해결할 수 있는 에너지 자원이다. 2030~2040년께 본격적으로 가동될 것으로 예상되는 핵융합발전의 원료도 사실 수소(중수소,삼중수소)다.
1억도가 넘는 초고온의 플라즈마(원자핵과 전자가 분리돼 전기적으로 중성 상태인 이온 입자로 우주 물질의 99%를 차지) 상태에서 삼중수소와 중수소를 융합시키면 헬륨과 중성자가 생성된다.
이때 질량 결손에 따라 에너지가 생성된다는 아인슈타인의 상대성 원리에 따라 17.58 MeV(메가전자볼트)의 막대한 에너지가 지속적으로 방출된다.
최근 국가핵융합연구소는 성공적으로 중성자를 생성해 전 세계에 이 기술을 선보였다.
이렇게 무한한 에너지원인 수소를 해결하는 방법은 물을 전기분해(수전해)하는 방법, 열분해, 광 및 화학적 분해, 생물을 이용한 제조 방법 등이 있다.
가장 유력하게 알려진 수전해 방법은 미국 일본 등이 이미 상용화 단계에 이르렀으며 우리나라도 2000년대 들어 다양한 프로젝트에 착수했지만 관련 장비가 비싼 것이 단점이다.
이에 따라 미생물을 이용한 수소 생산 방법이 주목받고 있다.
이론적으로 포도당(C6H12O6) 두 분자를 이용해 미생물과 함께 적절히 처리를 하면 12개의 수소가 생성된다.
그런데 현실적으로 생물체가 살아가기 위해서는 에너지와 다른 물질도 만들어야 하므로, 실질적으로는 최소 4분자가 생성된다.
여러 미생물 가운데 초고온성 혐기 미생물만이 이러한 수치에 도달한 것으로 알려졌다.
