폐효모 촉매 사용하면 태양광만으로도 전기분해 효과 가능

맛있는 빵과 맥주, 와인을 만들기 위해서는 빵을 풍선처럼 부풀리고 맥주와 와인을 발효시키는 과정이 필요하다. 이를 위해 반드시 필요한 것이 바로 미생물인 ‘효모’. 국내 연구진이 맥주나 빵, 포도주를 만들고 난 뒤 버려지는 효모를 이용해 미래 청정에너지 수소를 쉽게 만들어 내는 방법을 개발해 주목받고 있다.

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김광수(국가과학자) 교수팀은 버려진 폐효모에 나노물질을 씌워 물을 수소와 산소로 전기분해할 수 있는 저렴한 촉매물질을 합성하는데 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’ 최신호(7일자)에 실렸다.

현재 가장 깨끗한 에너지 공급원으로 주목받고 있는 수소는 물을 전기분해해 얻는다. 문제는 물 분자 속 수소와 산소는 아주 강하게 결합해 있기 때문에 이를 끊기 위해서는 플레티넘으로 더 잘 알려져 있는 백금(Pt)이나 이리듐 같은 촉매를 이용해야 한다. 문제는 이들 촉매 원료는 가격이 비싸고 반복적으로 사용하기 어렵다는 것이다.연구팀은 생명체인 효모는 빵이나 알콜 음료를 만든 뒤에도 전기 전도도를 높일 수 있는 탄소, 인, 황, 질소 같은 물질이 풍부하고 다른 물질을 붙잡을 수 있는 작용기가 여전히 남아있어 금속입자를 고정시키는 등 촉매의 역할을 할 수 있을 것이라는데 주목했다.

연구팀은 효모에 루테늄 금속 나노입자와 루테늄 단원자를 입혀 수소를 만드는 음극용 촉매를 만들었고 효모에 자철광을 입혀 산소를 만드는 양극용 촉매를 만들었다. 특히 수소를 만드는 음극 촉매는 기존 백금촉매보다 더 뛰어난 성능을 보였다.

연구팀은 효모 촉매를 이용해 물의 전기분해를 실시했는데 건전지 수준의 에너지만으로도 충분하다는 것을 확인했다. 더군다나 전기에너지 공급 없이 태양광을 비춰주는 것만으로도 물을 산소와 수소로 분해하는 것이 가능하다고 연구팀은 설명했다.김광수 교수는 “이번 연구는 친환경적이고 저렴한 폐효모를 이용해 바이오매스의 새로운 활용법을 제시했을 뿐만 아니라 이를 활용해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr