기본 콘텐츠로 건너뛰기

한 걸음 더 진전된 인공 광합성



 오늘날 많은 연구자들이 인공 광합성 연구를 진행중에 있습니다. 태양 에너지를 이용해서 인공적 광합성을 통해 수소와 같은 에너지원으로 바꿀 수 있다면 태양에너지를 인간이 사용가능한 에너지로 바꾸는데 있어 획기적인 진전이 이룰 수 있는 가능성 때문입니다. (물론 기술적으로 가능하다고 해도 비용 문제를 비롯 극복해야 할 문제가 추가로 더 있을 수 있습니다) 


 현재 인류는 에너지 작물을 재배하거나 혹은 기존의 곡물을 이용해서 바이오 연료를 생산하기도 합니다. 하지만 실제로 연료로 전환되는 것은 실제 광합성 에너지의 극히 일부에 불과한 것이 식물이 광합성을 통해 만드는 에너지의 대부분은 식물이 생존하는 데 필요한 여러 에너지 및 뿌리, 줄기, 잎, 꽃과 같은 기타 부분에 널리 사용되기 때문입니다. 우리가 취할 수 있는 열매는 전체 에너지의 극히 일부에 불과합니다. 


 따라서 만약 세포에 의존하지 않고 태양에너지를 바로 인간이 사용할 수 있는 형태의 에너지로 변경할 수 있다고 한다면 그 가능성을 기대해 볼 만 할 것입니다. 하지만 실제로는 광합성 자체가 복잡한 연쇄 반응일 뿐 아니라 인간이 만들어낸 촉매제들은 자연이 오랜 세월 진화시킨 촉매제에 비해 그 효율이 매우 떨어지는 게 사실입니다. 



(광합성이 일어나는 메카니즘을 가장 간단한 그림으로 표현한 것   CCL 에 따라 복사 허용   저자 표시   저자   Daniel Mayer (mav) - original image


 인공 광합성에 대해서 여러가지 연구가 진행중인 가운데 그 중에서는 굳이 광합성의 전체 과정을 모방할 필요는 없다는 연구자들도 많습니다. 우리가 필요한 것은 당분이 아니라 수소 같이 에너지원으로 사용할 수 있는 자원이면 족하기 때문입니다. 그러나 이런 단순화 과정을 거치려고 해도 물을 산화시키는 Water - oxidizing catalysts 는 반드시 필요하게 됩니다. 



(인공 광합성의 한가지 예시라고 할 수 있는 Triad assembly 의 구조도. D 는 Donor 로 전자를 제공하며 이 과정에서 물을 산화 시킨다 (즉 water oxidizing catalyst). 이 전자는 궁극적으로 수소이온으로 전해져 수소 원자를 합성한다. 결국 광에너지를 이용해서 물을 산소와 수소로 분해하는 과정    CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시   저자 PatriciaR  ) 


 최근 스웨덴 왕립 기술 연구소 (KTH) 의 과학자들은 물을 산소로 산화시키는 일을 거의 자연에 존재하는 광합성 만큼 빨리 진행할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 합니다. 이런 새로운 촉매의 개발은 다양한 형태의 연료 (CO2 를 이용해서 메탄올 같은 연료를 만드는 것까지 포함) 를 만드는데 많은 도움을 줄 수 있습니다. 


 물론 이를 산업적인 규모로 생산하고 더 중요하게는 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 저렴하게 (왜냐하면 이렇게 생산한 연료가 배럴당 천달러라든지 아니면 리터당 2만원씩 한다면 누구도 쓸 수 없을 것이기 때문에) 대량 생산하는 일은 당장에는 가능하지 않은 일입니다. 하지만 미래에 이를 가능하게 만드려면 지금부터 기초 연구가 중요하다고 하겠습니다. 


 이 연구는 과학저널 Nature Chemistry 에 기재되었습니다. 

Journal Reference:

 Lele Duan, Fernando Bozoglian, Sukanta Mandal, Beverly Stewart, Timofei Privalov, Antoni Llobet, Licheng Sun. A molecular ruthenium catalyst with water-oxidation activity comparable to that of photosystem II. Nature Chemistry, 2012; DOI: 10.1038/nchem.1301
  
참고 



댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

R 패키지 설치 및 업데이트 오류 (1)

 R 패키지를 설치하거나 업데이트 하다보면 여러 가지 문제가 생기는 경우들이 있습니다. 이 경우 아예 R을 재설치하는 것도 방법이지만, 어떤 경우에는 이렇게해도 해결이 안되고 계속해서 사용자는 괴롭히는 경우도 있습니다. 이런 경우 중 하나를 소개합니다.  새로운 패키지를 설치, 혹은 업데이트 하는 과정에서 같이 설치하는 패키지 중 하나가 설치가 되지 않는다는 메세지가 계속 나왔는데, 사실은 백신 프로그램 때문이었던 경우입니다.   dplyr 패키지를 업데이트 하려고 했는데, 제대로 되지 않아 다시 설치를 진행했습니다. 그런데 일부 패키지가 제대로 설치되지 않는다는 메세지가 나왔습니다.  > install.packages("dplyr") Error in install.packages : Updating loaded packages > install.packages("dplyr") Installing package into ‘C:/Users/jjy05_000/Documents/R/win-library/3.4’ (as ‘lib’ is unspecified) also installing the dependencies ‘bindr’, ‘bindrcpp’, ‘Rcpp’, ‘rlang’, ‘plogr’ trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindr_0.1.1.zip ' Content type 'application/zip' length 15285 bytes (14 KB) downloaded 14 KB trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindrcpp_0.2.2.zip ' Content type 'application/zip' length 620344 b