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시아노박테리아를 이용하는 수소 생산-청정 환경을 지향하는 한 걸음

전문가 제언: ○ 환경오염과 비재생 에너지원의 고갈로 대체 에너지원 개발이 요망되고 있다. 우주에서 가장 풍부한 원소인 수소는 연료로 이용할 수 있고 환경 친화적이다. 수소는 재생가능하고 탄산가스를 발생하지 않으며 연소하면 단위무게 당 다량의 에너지를 방출하고 연료전지에 의해 전기로 쉽게 전환시킬 수 있다.

○ 시아노박테리아는 다양한 특성을 가진 독특한 원핵생물로서 직, 간접 광분해에 의해 수소를 생산하는 능력을 가진다. 시아노박테리아는 고등식물이나 해초류와 같이 광합성에 의해 CO2를 동화하여 유기물(글리코겐 등)을 생산하고 산소를 발생시킨다. 시아노박테리아 중에는 질소 고정 효소인 니트로게나아제를 가지고 있는 것이 있어 반응의 부산물로 반드시 수소를 발생시킨다. 질소가스가 없을 경우에는 수소만 생산한다.

○ 시아노박테리아는 단순한 영양조건에서도 광생물학적으로 수소를 생산할 수 있는 이상적인 미생물이다. 대기 중에 존재하는 질소와 이산화탄소만으로 충분히 성장할 수 있고 물을 환원제와 전자 공급원으로 이용할 수 있으며 통상적으로 물에 존재하는 간단한 광물염과 태양광을 에너지원으로 활용한다. 시아노박테리아를 이용한 수소 생산 효율을 증대시키기 위해 최근에는 유전자 공학, 영양성분과 성장조건의 조정, 역 미셀 내부에 가두는 방법, 배양과 대사공학을 결합하는 방법 들이 시도되고 있다.

○ 본고는 시아노박테리아를 매개로 하는 수소생산 공정에서 진척된 기술을 중심으로 여러 전략적인 방법을 개설한 것이다. 생물학적 수소생산은 물, 유기성 폐수 및 폐기물을 수소로 변화하는 기술로, 환경 친화적이며 이산화탄소 발생을 저감할 수 있고 사용되는 자연계 미생물은 고부가가치 의약품 및 식품원료로도 이용가치가 높다. 에너지 자원이 빈약한 우리나라의 경우 이들 기술을 혁신적으로 개발하면 에너지 생산국으로 도약할 수 있는 가능성이 있는 기술로서 지속적인 관심과 연구개발이 요망된다.

저자: Archana Tiwari, Anjana Pandey
자료유형: 학술정보