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요 약 문

-생체소재를 활용한 광에너지 전환 및 이산화탄소 고정 분야 첨단 기술



지구가 1년 동안 받는 태양에너지는 인류가 1년 동안 소모하는 에너지 총량의 약 8,760 배에 해당할 정도로 크며, 태양에너지는 무한하고 우리가 공급받는 과정에 있어서 어떤 비용도 지불하지 않는다. 따라서, 화석연료가 고갈되는 현 시점에서 환경문제와 더불어 태양 에너지는 인류가 의존해야할 궁극적인 에너지원이며, 아울러, 광합성을 통한 태양 에너지 활용은 환경 친화적 기술로서 우리가 필수적으로 개

요 약 문

-생체소재를 활용한 광에너지 전환 및 이산화탄소 고정 분야 첨단 기술



지구가 1년 동안 받는 태양에너지는 인류가 1년 동안 소모하는 에너지 총량의 약 8,760 배에 해당할 정도로 크며, 태양에너지는 무한하고 우리가 공급받는 과정에 있어서 어떤 비용도 지불하지 않는다. 따라서, 화석연료가 고갈되는 현 시점에서 환경문제와 더불어 태양 에너지는 인류가 의존해야할 궁극적인 에너지원이며, 아울러, 광합성을 통한 태양 에너지 활용은 환경 친화적 기술로서 우리가 필수적으로 개발해야할 기술이다. 이와 같은 배경에서 광합성 관련 연구는 많은 연구 선진국에서 진행되고 있으나, 아직, 기존의 광전환 효율과 CO2 고정 효율을 독보적으로 높인 기술이 없다. 이는 광생체가 갖고 있는 여러 생리적 제약 때문이며, 이런 이유로 많은 연구 주도 그룹의 기술 개발이 광생체 자체의 유전적 변이와 배양 방식 변형 수준에 머물러 있다. 현재 본 연구 그룹은 별도의 정부지원 과제를 수행하고 있으며, 광합성기구를 nano-device에 고정 (immobilization)하고 또한, 동시에 CO2의 증진된 고정 (fixation)을 할 수 있는 새로운 대사회로 관련 효소들을 동일한 nano-device에 고정 (immobilization)한 PINC (Photosynthesis in nanochip) cell을 제조하여 활용하는 원천 기술을 마련했다. 이와 같은 기술 개발과 더불어 국제적으로 유사한 연구가 있는지 이 시점에서 조사를 해보고 아울러, 이런 연구가 없다면 현재, 국제적으로 광생체 자체를 활용해서 진행하고 있는 연구가 어떤 것이 있고 이와 관련된 주요 국가들의 정부지원 방향 등에 대해 조사할 필요가 있었다. 특히, 미국과 유럽의 광생체 생리화학적 연구가 비교적 활발한 수준이므로 이 두 지역에 초점을 맞추고 조사하였다.

일단 정보수집을 위한 연구원은 광합성 관련 전문지식이 있어야 하므로 본인 연구실 출신의 3인을 그 대상으로 활용하였다. 2인은 미국에 거주하고 있으며 (1인은 Massachusetts Institute of Technology (MIT), 다른 1인은 Colorado State University (CSU)의 연구원, 나머지 1인은 독일의 쾰른대학교 (University of Cologne)의 교수로 재직하고 있다.

아직, 국제적으로 광생체 소재를 활용하는 연구를 수행하는 기관은 없고 대부분 광생체 자체를 활용하는 연구에 머물러 있다. 이는 본 연구 그룹의 국제적 IP 분석과도 일치한다. 현재, 미국에 거주하는 연구원을 통해 얻은 정보는 아직 학술대회 및 논문지에 발표되지 않은 광생체의 유전적 개량 및 대사 조절에 관한 전문적 내용들을 포함하고 있었다. 특히, 빛에너지를 화학에너지의 형태인 수소 가스로 전환 시 광생체 내부의 환원력 분배에 대한 최근 논의를 포함하고 있으며, 수소 가스가 발생되었을 때, 발생된 수소 가스의 양을 민감하게 많은 수의 시료를 동시에 검출하는 HTP 기술의 문제점과 그 개량 방향에 관한 내용을 함유하고 있다. 반면, 독일에 거주하는 연구원을 통해 얻은 정보는 유럽 연합과 독일의 광생체 활용 관련 유럽 연합 및 정부 주도 지원사업의 전체적인 윤곽과 동향을 포함하고 있다. 이를 통해 유럽의 연구 지원은 학교와 회사의 산학공동 연구에 많은 비중을 두고 지원하고 있으며, 특히, 연구에 참여하는 국가도 유럽국가-일본-미국 등을 연계하는 전 세계적 network 형성을 통한 공동연구에 지원을 하며 이를 통해 연구 결과 도출의 증폭효과를 꾀하고 있음을 알았다.

본 연구 그룹은 지난 30여년 광합성 세균을 이용한 수소 가스 생성 연구를 해오고 있다. 이와 같은 연구 경험이 있으므로 본 그룹은 본 사업을 통해 얻은 정보를 빛에너지를 이용한 수소 가스 생산 증진에 참고하여 적극적으로 활용할 예정이다. 아울러, 유럽 연합의 광합성 생체의 활용 연구 및 유럽 연합 주도의 지원 정책은 본 보고서를 읽는 다른 연구자 및 정책 입안자에도 큰 도움이 될 참고 자료로 활용될 수 있다고 본다.