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엔자임의 몇몇 종류들은 수소를 스스로 생성하거나 이를 물로부터 분리하는 능력을 가지고 있어, 새로운 클린 에너지를 제공하는 플랫폼으로 각광받고 있다. 엔자임은 자체적인 Degradation Mechanism을 가지고 있기 때문에, 추후 클린 에너지 사업에 엔자임을 이용하기 위해서는 이러한 메커니즘을 이해하는 것이 필수적이다. 프랑스와 영국의 국제 연합 연구팀은 이론과 실험을 결합시켜, 엔자임의 수소 Reduction 과정을 화학적 반응 step 별로 구분하는데에 성공하였다. 이 연구는 지난 지난 8월 22일에 저명한 학술지인 lsquo;Nature Chemistry rsquo; 에 게재되었다. 화석 연료는 현재 전세계 에너지의 80% 가량을 차지하고 있지만, 최근 대두되고 있는 화석 연료 고갈 문제와 지구 온난화 문제로, 새로운 에너지 플랫폼을 개발하는 것이 학계에서 큰 화제라고 할 수 있다. 그 중, 수소 연료는 무한한 양을 가지고 있으면서도, 그 불순물이 lsquo;물 rsquo; 밖에 없다는 점에 있어서 큰 관심을 받고 있다. 이 수소 연료를 얻기 위해서 이용되는 것 중 하나가 엔자임이다. 엔자임은 생태계의 유기체로부터 쉽게 얻을 수 있으며, 수소 연료를 발생하는 그 화학적 반응은 자연적으로 일어나는 것으로 굉장히 자연 친화적이다. 하지만 이를 실제로 이용하기에는 아직은 거쳐야 할 단계가 많다고 말할 수 있다. 본 연구는 엔자임의 수소 연료 발생 과정을 검증하는 연구이다. 엔자임 속 히드로게나아제는 수소 분자를 생성하는 주요 구성성분이다. 이 분자는 H-cluster라고 불리는 복잡한 형태의 활성 부위를 가지는데, 이는 커다란 단백질 중심부에 위치하고 있다. 이 활성 부위가 반응함에 따라 우리가 수소연료 전지 등에 이용하는 수소 분자가 발생하지만, 일반적은 산소가 높은 분압에서 산소 분자가 활성 부위에 접촉하면, H-cluster가 더 이상 수소 분자를 생성하지 못하게 된다. 본 연구는 이러한 degradation 메커니즘을 분석한 내용을 주로 하고 있다. 국제 연합팀은 이론적인 기반을 바탕으로, electrode potential, pH, H2O/D2O exchange 등과 같은 활성 부위에 영향을 미칠 수 있는 parameter가 인공적으로 조절된 실험실 환경에서 수소 분자의 생성을 경우에 따라 비교 분석하여 메커니즘을 알아내는데에 성공하였다. 이 연구는 실제로 살아 있는 유기체의 엔자임을 통해서 에너지로 이용가능한 수소 분자를 얻는 미래기술에 한층 가깝게 다가갔다는 점에서 의미가 있다고 볼 수 있다. |
