7일 KAIST에 따르면 박지민 생명화학공학과 교수 연구팀이 금 나노입자 촉매 표면에 ‘단일가닥 DNA’를 입혀 촉매 주변 미세한 화학 환경을 정밀하게 제어하는 원천기술을 개발했다. KAIST 제공
7일 KAIST에 따르면 박지민 생명화학공학과 교수 연구팀이 금 나노입자 촉매 표면에 ‘단일가닥 DNA’를 입혀 촉매 주변 미세한 화학 환경을 정밀하게 제어하는 원천기술을 개발했다. KAIST 제공
7일 KAIST에 따르면 박지민 생명화학공학과 교수 연구팀이 금 나노입자 촉매 표면에 ‘단일가닥 DNA’를 입혀 촉매 주변 미세한 화학 환경을 정밀하게 제어하는 원천기술을 개발했다. KAIST 제공
[충청투데이 조정민 기자] KAIST 연구진이 DNA 염기서열(유전정보를 구성하는 A·T·G·C 배열)을 설계해 촉매 주변 화학 환경을 나노미터 수준에서 조절하는 기술을 개발했다.
7일 KAIST에 따르면 박지민 생명화학공학과 교수 연구팀이 금 나노입자 촉매 표면에 ‘단일가닥 DNA’를 입혀 촉매 주변 미세한 화학 환경을 정밀하게 제어하는 원천기술을 개발했다.
마치 컴퓨터 프로그램을 짜듯 DNA를 설계해 수소 생산 효율과 원하는 화학물질 생성량을 높일 수 있는 새로운 촉매 플랫폼을 제시한 것이다.
수소 생산이나 친환경 화학제품 제조에 활용되는 전기화학 반응에서는 촉매 자체뿐 아니라 촉매 주변 산도(pH)와 이온 분포 같은 국소 반응 환경이 성능을 좌우한다.
그러나 기존에는 특수 고분자 코팅재를 이용해 이를 조절해 왔으며 나노미터 수준에서 내부 구조를 정밀하게 설계하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 ‘단일가닥 DNA’에 주목해 금 나노입자 표면에 다양한 염기서열의 DNA를 결합한 뒤 전기화학 반응을 분석했다.
그 결과 촉매 성능을 결정하는 핵심 요소가 단순 코팅층의 두께가 아니라 DNA 염기서열에 따라 형성되는 내부 네트워크 구조라는 사실을 밝혀냈다.
박지민 KAIST 교수는 “이번 연구는 DNA를 유전정보 저장체가 아닌 전기화학 반응을 제어하는 정밀 나노소재로 활용할 수 있음을 보여준 사례다”라며 “DNA 서열 설계를 통해 촉매 표면 산도와 이온 이동을 조절함으로써 향후 수소 생산과 바이오매스 전환 등 탄소중립 기술 전반에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 전했다.
이번 연구는 KAIST 생명화학공학과 오상연, 이태경 박사과정생이 공동 제1 저자로 참여했으며, 박지민 교수가 교신저자로 참여했다. 해당 연구 결과는 국제적 권위의 학술지인 ‘미국화학회지’에 지난달 5일 자 게재됐다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 신진연구지원사업, 글로벌매칭형사업, 신진연구자인프라 지원사업 과제의 지원을 받아 수행됐다.
조정민 기자 jeongmin@cctoday.co.kr
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