로스토크의 레이브니즈 카탈루션 연구소의 제이콥 슈나이드윈드는 연구 도중 녹색 식물이 빛과 엽록체를 이용해 수소와 산소로 물을 나누어 태양 에너지를 저장하는 방법에서 아이디어를 얻어 수소 가스를 비슷한 방식으로 입수하는 방법을 찾아냈다.

박사과정 학생인 슈나이드윈드는 새로운 유형의 물 분열 메커니즘을 발견해 녹색 수소 생산에 새로운 방향을 제시했다. 현재 녹색 수소는 풍력이나 태양광으로부터 오는 전기를 사용해 생산되지만 생산 비용이 높아 상용화에 차질을 빚고 있었지만 이번 발견은 보다 높은 비용 효율성을 자랑한다.

슈나이드윈드는 “12년 전부터 빛으로 물을 분열시키는 화학반응에 대한 보고는 있었지만 아무도 어떻게 그런 일이 일어났는지 이해하지 못했다"며 분해 과정을 기술적으로 이해하기 위해 분자 수준 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 연구했다고 밝혔다. 그는 물, 광원, 루테늄 촉매 작용을 통해 새로운 물 분해 메커니즘을 만들어냈다고 설명했다.

녹색 식물의 광합성 과정에서 광분해가 이루어지는 동안 두 개의 물 분자와 산소 분자에서 정확히 네 개의 수소 양성자와 네 개의 전자가 생산된다. 이 과정에서 네 개의 전자가 방출되는 에너지는 광자인 네 개의 흡수된 빛 입자로부터 나오고, 이를 통해 식물은 세포를 사용해 충분한 에너지를 얻는다. 그러나 슈나이드윈드는 촉매 과정에서 스스로 4개의 광자를 흡수할 가능성은 극히 낮기 때문에 컴퓨터 반응 모델링을 통해 2개의 광자로 새로운 분열을 이루어낼 수 있었다고 밝혔다.

그의 연구는 지속 가능한 에너지 개발 연구에 상당한 기여를 할 수 있다고 평가 받았으며, 많은 기후 과학자들이 주장하는 비용 효율적인 재생 에너지 생산의 실현 가능성을 높여 기술자들의 기대를 받고 있다.


김지나 글로벌이코노믹 기자 ginakim@g-enews.com