목포대 김태우 교수, 파이토크롬 광신호전달 과정 규명 사이언스자매지 게재

서영서 기자 2022-05-30 14:04

(좌측부터)기초과학연구원 이효철 단장, 목포대 김태우 교수, KAIST 화학과 이상진 박사 [사진=기초과학연구원]

목포대(총장 박민서)는 화학과 김태우 교수 연구팀이 모든 식물에 존재하는 파이토크롬 단백질의 빛 신호전달과 관련된 화학반응을 규명해 세계적 과학학술지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF Science Advances, IF 14.143)’ 에 게재했다고 30일 밝혔다.

파이토크롬은 식물 속에서 빛을 인지해 빛 신호를 화학신호로 전환하는 신호전달 과정에 참여하는 광수용체 중 하나로 식물의 에너지원을 생산하는 광합성에 필수 요소이다.

연구팀은 방사광가속기 기반 시간 분해 엑스선 산란법을 이용해 빛에 의해 활성화된 파이토크롬 단백질의 구조 변화를 실시간으로 관측했다.

해당 실험 결과는 엑스선 산란법을 활용한 실시간으로 움직이는 단백질 구조 측면에서 자연계 광합성 과정의 수수께끼를 풀어줄 것으로 기대한다.

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이번 연구는 기초과학연구원 첨단 반응동역학 연구단(단장 이효철 교수)과 공동연구로 진행했으며, 주저자로 KAIST 화학과 이상진 박사가 함께 참여했다. 김태우 교수는 주저자로 연구기획에서부터 방사광 실험, 원고작성까지 담당했다.

김태우 교수는 “단백질 구조를 원자 수준 및 천조분의 1초 움직임까지 관찰 가능한 거대 현미경인 방사광가속기를 사용한 본 연구는 단백질 기반 백신·신약 개발에 엑스선 기법이 적극 활용될 수 있음을 보여줬고, 이를 통해 첨단신약 개발에 필수 요소인 생명융합화학 분야의 인재 양성에 목포대 화학과가 앞장서겠다”고 말했다.

◆ 목포대 유충열 교수, 속도·용량·안전성 휘어잡은 알루미늄 이온 배터리 개발

속도·용량·안전성 휘어잡은 알루미늄 이온 배터리 개발 연구 결과 그림 [사진=목포대학교]]

국립목포대학교(총장 박민서) 화학과 유충열 교수의 알루미늄 이온 배터리 연구 내용이 미국 화학회에서 발행하는 나노과학기술 분야의 세계적인 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters, IF 11.189)’에 게재됐다고 밝혔다.

리튬이온 배터리는 스마트폰과 같은 모바일 기기, 전기자동차에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다.

하지만 짧은 수명, 폭발 위험성, 리튬의 희소성에 따른 가격 변동성이 커 리튬이온 배터리의 대안을 찾으려는 노력이 계속되고 있다.

이러한 가운데 국내 연구진이 그래핀·탄소나노튜브 복합 전극을 활용해 1분 이내 초고속 충전이 가능한 고성능 알루미늄 배터리를 개발했다.

목포대 화학과 유충열 교수는 알루미늄 이온 배터리의 인터컬레이션 반응 메커니즘을 2차원 이종다층전극 기반의 온칩-전기화학 셀 제작을 통해 실시간 전하 수송 측정 및 광학 현미경 분석을 통해 명확하게 규명했다.

이러한 온칩-전기화학 셀 실험 결과를 바탕으로 그래핀·탄소나노튜브 복합전극을 기반으로 한 초고속 충전 가능한 고성능 알루미늄 이온 배터리 개발에 성공했다.

보고된 논문의 제목은 ‘Chloroaluminate Anion Intercalation in Graphene and Graphite: From Two-Dimensional Devices to Aluminum-Ion Batteries‘이며 한국에너지기술연구원 에너지 저장 연구실 윤하나 박사 연구팀, UC 버클리 대학(UC Berkeley, 미국), 하버드 대학(Harvard University, 미국)과 공동 연구를 수행했으며, 목포대 유충열 교수는 알루미늄 이온 배터리 소재 및 소자, 전기화학 고도 분석 연구 등을 수행하여 교신 저자로 참여했다.

유충열 교수는 이번 연구를 통해 “알루미늄 이온 배터리의 인터컬레이션 반응을 실시간 전하 수송 측정 및 광학 현미경 분석을 통해 명확하게 규명하고, 이를 바탕으로 초고속 충전이 가능한 새로운 알루미늄 이온 배터리를 개발했다”고 연구 결과의 차별성·우수성을 강조했다.