박테리아 체내에서 전기 생성하는 효소 발견했다

호주 모나시대학 미생물학 연구팀이 토양에 서식하는 박테리아 체내에 대기 중 수소만으로 전기를 생성하는 효소를 발견했다. 3월 8일 학술지 네이처에 게재된 연구에 따르면 수소가스 스캐빈저(hydrogen gas scavenger)라고 불리는 효소가 관계하고 있다. 이 효소(Huc)는 치구균(Mycobacterium smegmatis)이라는 박테리아 체내에 있으며 남극 토양이나 화산 분화구, 심해 등 가혹한 환경에서 성장하기 위해 이 효소를 이용하고 있다.

Huc 효소는 공기 중 수소를 이용해 수소를 소비하는 부산물로 천연전지처럼 전자를 생성한다. 연구팀에 따르면 Huc 효소는 지구 대기 중에 존재하는 더 희박한 수소에서도 전자를 생성할 수 있다고 한다. 연구팀은 대기 중 수소를 회수하는 박테리아로부터 Huc 효소를 꺼내려 했다. Huc 효소가 있는 것 같은 극한 환경 미생물은 배양이 어려운 경우가 많기 때문. 여기에서 먼저 이 박테리아를 배양하고 다음에 이를 분해해 화학적으로 Huc 효소만 분리하는 새로운 방법을 개발했다.

전 세계 토양에서 서식하는 박테리아는 매년 7,700만 톤 이상 수소를 소비해 지구 대기를 일정하게 유지하는 중요한 역할을 하고 있다. 연구팀은 이 박테리아 60∼80%에 Huc 효소 같은 효소가 있다고 추정해 생물로부터 전기를 만들어낼 가능성을 시사하고 있다. Huc 효소는 물질적으로도 안정적이어서 냉동이나 가열해도 발전 능력을 유지할 수 있다.

연구팀에 따르면 Huc 효소는 다양한 에너지에 적용될 가능성을 갖고 있지만 Huc 효소가 이용할 수 있는 공기 중 천연수소량이 적다는 걸 고려하면 이 시스템은 비교적 작은 규모가 된다. 예를 들어 Huc 효소 전기 출력은 존재하는 수소량을 나타내는 사인이 되어 수소량 센서로 이용할 수 있다.

연구팀은 Huc 효소를 소형 전자기기 전원으로 이용할 수 있는 날이 올지도 모른다고 보고 있다. 또 Huc 효소가 더 많은 수소를 이용할 수 있게 되면 Huc 효소 전력 용도가 크게 확대될 것이라고 말한다. 이를 실현하려면 많은 과제가 남아 있지만 응용 가능성도 높다. Huc 효소를 충분히 생산할 수 있다면 청정에너지 생산은 말 그대로 무한대가 될 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.