식물 주요 물질을 '광촉매'로..고부가가치 화합물 만든다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 식물의 주요 구성성분을 이용해 고부가가치 화합물을 만들 가능성을 제시했다.

한국과학기술원(KAIST)은 박찬범 신소재공학과 교수 연구팀이 리그닌의 광촉매 특성을 알아내고, 리그닌 기반 광 촉매반응과 산화환원 효소 반응으로 인공광합성에 성공했다고 28일 밝혔다.

표지논문 이미지, 연구 모식도.(자료=KAIST)

리그닌은 식물의 20~30%를 차지하는 주요 구성성분으로 셀룰로오스 다음으로 풍부하다. 주로 식물을 지지하거나 보호하는 구조체 역할을 한다. 세포벽 형성, 물 수송, 씨앗 보호, 스트레스 적응의 역할을 한다. 바이오 연료, 종이를 생산하는 목재산업에서 리그닌이 부산물로 연간 5000만톤 나온다. 95% 이상은 소각하거나 버리고 있다.

연구팀은 리그닌이 일반 광촉매들이 지닌 작용기를 가지고 있다는 것에 착안해 리그닌이 광촉매 역할을 수행할 수 있다는 가설을 세우고, 리그닌 고분자 모델이 가시광선을 받으면 과산화수소를 만든다는 것을 입증했다. 또한, 분광학적·전기화학적 분석으로 리그닌이 열역학적으로 해당 광 산화환원 반응을 일으킬 수 있다는 것을 확인했다.

일반적인 광촉매로 과산화수소를 만들때 광촉매반응에서 원자의 경제성이 낮고, 부산물이 쌓인다는 단점도 함께 극복했다.

박찬범 교수는 “리그닌을 고부가가치 화합물 생성에 이용할 수 있는 친환경적 방법을 제시했다”며 “리그닌의 광촉매적 메커니즘을 자세하게 밝혀 리그닌의 촉매 성능을 높이고, 다양한 효소와 접목하고, 정밀화학제품을 생산해 산업적 파급력을 높이겠다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 신세시스(Nature Synthesis)’ 3월호 표지논문으로 출판됐다.