물에서 수소 뽑는 '친환경 촉매' 개발되나

남원우 이화여대 교수

(아주경제 권석림 기자) 교육과학기술부는 이화여대 남원우 교수, 조재흥 특임교수, 전수진·강은아 석사과정생이 주도한 연구팀이 몸속에서 산소가 효소와 결합해 활성화되고 화학 반응에 관여하는 과정에서 어떤 구조의 중간체(intermediate)로 존재하는지 알아냈다고 26일 밝혔다.

이 연구에는 미국 스탠퍼드대 솔로몬 교수, UCLA 밸런타인 교수, 미시간대 임미희 교수 등도 참여했다.

중간체란 화학 반응을 통해 생성물이 나오기까지 과정에서 중간 변화 단계로서 존재하는 물질을 말한다.

연구팀은 생체 효소의 구조를 본떠 인공 효소를 만든 뒤 -80℃의 극저온에서 산소와의 화학 반응을 일으켜 중간체의 구조를 포착하는 데 성공했다.

연구팀이 발견한 산소-효소 결합 중간체는 산소 분자가 철 금속에 대칭적으로 붙어 있는 형태였다.

효소를 통한 물의 산화 단계를 정확히 알 수 있다면, 효소의 역할을 본떠 만든 친환경 촉매를 이용해 물로부터 미래 에너지원으로 주목받는 수소를 뽑아내는 ‘무공해 공정’이 가능하다.

이 연구 결과는 노화를 비롯한 신체 내부의 산화 반응을 조절하거나 친환경 촉매를 이용해 물(H₂0)로부터 미래 에너지원인 수소를 얻는 데 두루 활용될 전망이다.

남원우 교수는 “인간 등 생명체에 필수적인 효소와 산소의 화학 반응에서 순식간에 나타났다 사라지는 중간체의 존재와 구조를 규명한 연구”라며 “이번 결과는 물의 산화 반응을 이해하는 이론적 토대로서 앞으로 친환경 에너지원 개발 등에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이 논문은 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처(Nature)’ 27일자에 실렸다.