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새로운 녹색 에너지 시대를 열다, 마이크로 광합성 전지

2016.02.02 09:30


안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 김종운입니다.


지구온난화 등의 환경 문제가 가속화되면서 전세계적으로 환경에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있습니다. 이를 위해 한편에서는 환경 보호의 일환으로 기존 화석 에너지를 친환경 에너지로 전환하는 작업이 이뤄지고 있는데요.



그 가운데서도 최근 친환경 녹색 에너지로 주목받고 있는 것이 바로 '마이크로 광합성 전지'입니다. 친환경 에너지로 연구되어 상용화되고 있는 전기 에너지의 경우 일부는 화석 연료를 태운 에너지로 생산되기 때문에 온전한 친환경 에너지라고 보기 어렵습니다. 이는 결국 이산화탄소의 발생을 증가시켜 지구온난화의 원인이 될 수 있는데요. 이 때문에 새로운 에너지원인 ‘마이크로 광합성 전지’가 더욱 반갑습니다. 

기본적으로 ‘마이크로 광합성 전지’는 식물의 광합성을 이용해 청정에너지를 만듭니다. 식물의 광합성을 통해 에너지를 생산한다는 것은 즉, 태양광을 이용한다는 것이므로 완전한 친환경 에너지 발전 방식으로 볼 수 있는데요. 아래 표를 통해 ‘화석 연료’ 발전과 ‘마이크로 광합성 전지’를 이용한 에너지 발전에 대해 쉽게 비교하실 수 있습니다. 



‘마이크로 광합성 전지’의 경우 아직 완성된 기술이 아니라 발전 과정에 있는데요. 지금까지 진행된 연구 결과를 소개해 드리겠습니다. 

‘마이크로 광합성 전지’에 대한 연구 결과는 캐나다 몬트리올에 위치한 콘코디아 대학(Concordia University)의 무투쿠마란 패키리사미(Muthukumaran Packirisamy) 박사가 이끄는 광학 바이오 마이크로시스템 실험실(Optical Bio Microsystem Lab)의 연구진이 과학기술 저널인 월드사이언티픽(World Scientific) 2015년 9월호에 발표하면서 알려졌습니다. 

이 연구팀은 남조류(Blue-green Algae)의 광합성 호흡 과정에서 발생하는 전기를 에너지로 이용하는 ‘마이크로 광합성 전력셀 기술’(Micro-photosynthetic Cell Technology)을 개발했는데요. 이 기술로 인해 친환경 에너지의 한 지평을 열었으며, 이 분야에 대한 연구를 가속화할 수 있게 되었습니다.


쉽게 설명하자면 식물이 에너지를 얻는 방법을 인간이 사용하는 에너지를 얻기 위해 이용하는 것입니다. 식물은 광합성이라는 작용을 통해서 에너지를 얻는데요. 광합성이 일어나기 위해서는 태양광이 필요합니다. 이 태양광이라는 자원은 고갈될 염려가 없기 때문에 기존의 화석 연료처럼 자원 고갈에 대한 걱정에서 벗어날 수 있습니다. 또한, 이를 통해 우리가 현재 처해있는 지구온난화의 위기를 극복할 수 있기 때문에 ‘마이크로 광합성 전지’에 대한 연구는 의미가 크다고 볼 수 있습니다. 

환경 에너지를 연구한다는 것은 단순히 자연 친화적인 방법만을 생각하는 것이 아니라, 에너지를 가공하여 얼마나 큰 범위에 적용할 수 있을 것인지, 비용은 얼마나 들 것인지 등 다양한 측면을 고려해야 하므로 완벽한 대체 에너지를 찾는 것은 생각보다 오랜 연구 기간이 필요합니다.


‘마이크로 광합성 전지’ 외에도 친환경 재생 에너지 자원들에 대한 연구는 다방면으로 이루어지고 있는데요. 또 다른 친환경 재생 에너지에는 어떤 것들이 있을까요?



‘설빙 에너지’는 눈을 에너지로 변환시켜 이용하는 것을 말합니다. 우리나라에서는 생소한 개념이지만, 눈이 많이 오는 나라에서는 눈을 친환경 에너지로 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는데요. 가까운 나라 일본에서는 후쿠시마 원전 사고 이후 홋카이도를 중심으로 눈을 에너지원으로 이용하는 방법을 강구하고 있습니다.



설빙 에너지는 잠재된 열이 자연의 냉기로 인해 축적되어 있는 설빙의 냉열을 말합니다. 설빙 에너지의 활용으로 이산화탄소의 감소 효과도 기대할 수 있는데요. 눈 1톤은 석유 약 10리터와 같은 에너지를 낼 수 있고, 이산화탄소가 약 30kg 줄어드는 효과를 얻을 수 있습니다.


하지만 설빙 에너지는 눈을 이용하기 때문에 ‘마이크로 광합성 전지’보다는 에너지원을 얻기 어려운 측면이 있습니다. 눈이 오는 지역이 한정적이고 태양광에 비해서 지속적인 에너지 공급이 어렵기 때문입니다.



‘조류바이오매스 에너지’는 바다의 골칫거리로 불리던 녹조를 에너지로 변환하여 이용하는 방법입니다. 이 에너지원은 ‘마이크로 광합성 전지’와 에너지를 얻는 방법이 비슷한데요. 조류의 경우 물속에서 태양광을 에너지원으로 삼고 광합성 색소를 가지고 독립영양생활을 하기 때문입니다.

미세조류를 이용하는 방법에도 문제점이 없는 것은 아닌데요. 가장 큰 문제점은 경제적인 부분입니다. 식물 기반의 바이오 연료보다 약 2배 이상의 비용이 들기 때문에 이를 해결할 수 있는 방법이 필요한 상황입니다. 



‘목재 팰릿’은 쉽게 말해 나무의 톱밥을 가공한 연료입니다. 임업 폐기물이나 소나무 벌채목 등의 톱밥을 분쇄하여 작은 원기둥 모양으로 가공한 3cm 정도 길이의 원료인데요. 이 작은 ‘목재 팰릿’은 땔감으로 이용하는 일반 나무보다 발열량이 많고 연소율도 95%에 달하는 등 친환경 에너지 원료로 주목 받고 있으며, 선진국형 에너지 원료로도 불립니다.


<가공된 목재 팰릿>


하지만 ‘목재 팰릿’의 경우 일반 경유의 12분의 1 수준밖에 안 되는 적은 양이긴 하지만 탄소를 배출하게 되는데요. 따라서 지구온난화를 해결할 수 있는 완전한 친환경 에너지라고는 할 수 없습니다. 또한, 주로 난방으로 이용되기 때문에 이용 범위 측면에서 다소 제한이 있습니다.

최근 반기문 UN 사무총장은 ‘2015 기후에너지콘퍼런스’에서 “현재의 에너지 시스템을 깨끗하고 탄소 배출이 없는 에너지원을 쓰는 방식으로 바꾸는 것은 금세기가 끝나기 전까지 우리가 꼭 해야 할 일입니다.”라고 말했습니다.


전세계는 현재 지구온난화로 인한 위험에 빠져 있습니다. 최근 갑작스러운 한파도 지구온난화가 원인이라고 하는데요. 이로부터 지구를 지키려는 움직임 중 하나가 녹색 에너지원을 개발하는 일입니다. 앞으로 ‘마이크로 광합성 전지’와 같은 친환경 녹색 에너지에 대한 연구를 계속해 나가서 지구를 지킬 수 있는 녹색 에너지 시대가 하루속히 오기를 바랍니다. 





Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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