바이러스와 촉매 복합체를 이용

앞으로 방문하게 될 수소 사회에서는 태양 에너지를 이용해 연료가 되는 H2(수소)를 H2O(물)에서 추출하게 될 것이라고 말한다. 그러나, 수소 사회의 도래는 늦어지고 있다. 단순한 전기분해보다 효율적인 방법이 없기 때문이다.

미국 Massachusetts Institute of Technolog(MIT)의 교수인 Angela Belcher가 인솔하는 연구 그룹은 살아 있는 바이러스를 이용해, 식물의 광합성 원리를 모방하는 기술을 개발했다. 광합성과 같이 빛을 받아 H2O를 O2(산소)와 H2(수소)로 분해하는 기술이다.


Belcher 교수의 그룹은 유전자 조작을 통해 바이러스「M13」을 개발했다. M13는 물의 분해 반응을 촉진하는 촉매 분자와 빛을 모으는 역할을 하는 색소 분자를 끌어들이는 발판이 된다.
이번 실험에서는 촉매로 IrO2(산화이리듐)를 이용하고, 색소에는 ZnDPEG(아연 포르피린)를 사용했다. 색소가 태양광의 광자를 흡수하고, 촉매가 그 에너지를 사용해 물 분자를 분해하는 구조이다.


M13 바이러스와 촉매 등의 복합체는 실처럼 성장해서 여러 실(thread)이 얽히고 덩어리를 만들게 된다. 실의 형태를 하고 있을 때는 좋지만 덩어리가 되어 버리면 물 분자를 분해하는 기능을 잃어 버린다. 따라서, 실 모양의 바이러스 복합체를 겔상(젤리모양)의 물체로 덮어서 캡슐화하여 일정한 패턴을 그리듯이 배치했다.

지금까지, 다양한 연구 그룹이 광합성을 이용한 기술 개발에 노력하고 있다. 그러나, 종래의 접근은 식물의 광합성을 직접 이용하려는 것으로 바이러스를 이용하여 광합성을 「모방」하는 시도는 없었다.
MIT는 이번에 바이러스를 이용함으로써 효율을 4배로 높일 수 있었다고 말한다. 연구팀은 비싼 IrO2를 대신할 저렴한 촉매 재료 개발을 계속하고 있다.


이번의 연구 작업은 MIT의 박사 과정 학생인 Yoon Sung Nam이 대부분을 담당하고, 미국 Pennsylvania State University의 교수인 Thomas Mallouk가 협력했다. 개발자금은 이탈리아의 에너지 대기업인 Eni사와 MIT Energy Initiative(MITEI)가 제공하고 있다.


미국 Massachusetts Institute of Technology (MIT)의 Angela Belcher 교수

Professor Angela Belcher and her team have created a virus-templated catalyst solution
used to harness energy from water. Photo: Dominick Reuter


참고 URL : http://web.mit.edu/press/2010/virus-water.html

<출처> EE Times Japan, 2010-04-26

Posted by TopARA
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