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여기 척박한 땅에서 수소를 마시며 살아남는 세균이 있어. 최근 이 세균에서 공기 중 수소를 전기 에너지로 바꾸는 효소가 발견됐다고 해. 어떤 연구인지 일리가 취재했어.

Q. 자기소개 부탁해.

난 토양에 사는 세균^●인 마이코박테리움 스메그마티스(Mycobacterium smegmatis)야. 나는 남극이나 화산 분화구, 심해 같은 극한 환경에서도 공기 중에 있는 아주 적은 양의 수소를 에너지로 바꾸며 살아남을 수 있지. 3월 8일, 호주 모나시대학교 리스 그린터 연구팀은 이 세균으로부터 ‘후크’라는 효소를 분리해, 이 효소가 수소에서 전기 에너지를 만든다는 사실을 확인했다고 발표했어. 효소는 생체의 여러 화학 반응을 촉진하는 단백질이야.

Q. 효소가 전기 에너지를 만든다고?

연구팀은 초저온 전자 현미경으로 효소의 구조와 기능을 자세히 관찰했어. 네잎클로버 모양인 ‘후크’라는 효소의 중심에는 니켈과 철 이온이 있어. 양성자 2개와 전자 2개로 이루어진 수소 분자가 이 자리에 들어가면, 니켈 이온과 철 이온 사이에 갇혀 전자를 빼앗기지. 이렇게 전자가 이동하는 과정에서 전류가 생기는 거야. 연구팀은 전자가 효소의 표면에서 전기 회로로 들어가 전기 에너지를 생성한다는 것을 확인했어.

Q. 후크 효소, 제법인걸?

연구팀은 후크 효소가 인간이 숨을 쉬는 데 필요한 공기의 0.00005%에 불과한 공기 중 수소로도 전기를 생성하는 것을 확인했어. 게다가 후크 효소는 얼리거나 80℃까지 가열해도 살아남을 수 있고, 오랜 기간 보관하는 것도 가능해. 연구팀은 안정적이고 효율적으로 전류를 생산하는 후크 효소가 천연 배터리로 쓰일 수 있다고 내다봤어. 이번 연구는 공기를 지속적인 에너지원으로 쓸 수 있는 가능성을 보여줬다는 데 의미가 있어.

Q. 효소가 배터리가 된다고? 대단해!

후크 효소는 토양에 사는 세균에서 흔히 발견되어 지속가능한 공급원이 될 수 있어. 시계,  LED 전구, 생체 인식 모니터 등 간단한 장치에 전력을 공급할 수 있지. 컴퓨터나 자동차 같은 복잡한 장치에도 사용되려면, 좀 더 많은 양의 수소를 공급하거나 효소의 양을 늘려야 해. 연구를 이끈 그린터 연구원은 “후크 효소를 대량으로 생산할 수 있게 된다면 태양광을 대체하는 기술로 발전할 가능성이 있다”고 전망했어.