KISTI의 과학향기

국내외 공동 연구팀이 시금치 추출물을 이용해 빛과 물만으로 전기를 생산하는 광합성 전지를 개발했다. 한국연구재단은 연세대 류원형·황성주 교수, 홍현욱 박사와 호주 뉴캐슬대 이장미 박사 연구팀이 시금치에서 추출한 틸라코이드와 루테늄 산화물 시트를 결합해 광합성 전지를 개발했다.

 

광합성 전지는 식물이 빛을 흡수하고 물을 분해하는 광합성 과정에서 만들어 내는 광합성 전자를 추출해 전기 에너지로 변환하는 에너지 수확 장치이다. 특히 시금치 엽록체에 있는 틸라코이드에 빛과 물을 공급해 친환경 전기를 생산하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

하지만 틸라코이드를 전극 표면에 부착해 광전자를 이동시키는 과정에서 손실이 발생해 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 연구팀은 틸라코이드와 견고하게 결합할 수 있는 종이처럼 얇은 2차원 나노시트 형태의 루테늄 산화물 전극을 제작해 효율을 높였다.

 

최근 전도성이 뛰어난 루테늄 산화물을 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 두께의 매우 얇은 시트 형태로 구현한 루테늄 산화물 나노시트가 에너지 저장·변환 소재로 주목받고 있다. 루테늄 산화물 나노시트는 표면이 극성을 띠어 다른 물질과의 부착이 유리하고 적은 양으로도 전극에 도포할 수 있다.

 

실제 루테늄 산화물 전극 표면과 결합한 틸라코이드는 강한 수압을 가해 씻어도 떨어져 나가지 않는 것으로 나타났다. 반면 금 전극에 붙은 틸라코이드는 대부분 떨어져 나갔다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 시금치에서 원심 분리해 얻은 틸라코이드와 루테늄 산화물 나노시트 전극을 결합한 광합성 전지 4개를 직렬로 연결해 소형 전자계산기를 구동하는 데 성공했다.