우주로 나아가기 위한 한걸음, '인공 잎사귀'에 대하여

 생명체가 살아가기 위해 필요한 요소 중, 빠질 수 없는 것이 있다. 바로 산소이다. 장명충(Macrobiotus intermedius), 가시곰벌레(Echiniscus spiniger)같은 특이한 생물들을 제외하면, 지구 대기 중 산소는 복잡한 생명체가 생명을 유지하게 하는 필수 요소이다. 생명체는 에너지 생성을 위해 호기성 호흡을 통하여 산소를 얻는다. 사람도 마찬가지로 포도당과 산소를 이용하여 물과 이산화탄소, 그리고 활동하기 위한 에너지를 얻는다.

[이미지 촬영=대한민국청소년기자단 11기 전수이기자]

 21세기에 기술이 발전하면서 우주에 대한 연구가 활발해짐으로써, 우주선을 타고 나아가야 하는 거리가 점점 늘어나고 있다. 하지만 자원이 한정되어 있는 우주환경에선 산소를 공급받기가 어려운 것이 사실이다. NASA뿐만 아니라 국내에서까지도, 이를 해결하기 위해 새로운 산소 공급 수단인 ‘인공 잎사귀’를 과거에서부터 지금까지 개발 중이라고 한다. 인공 잎사귀란 과연 무엇일까?

 인공 잎사귀(Silk Leaf)는 영국 왕립예술학교 출신의 줄리안 멜치오리(Julian Melchiorri)와 미국 터프츠 대학교 실크 랩(Tufts University silk lab)과의 공동 프로젝트로 개발되었다고 한다. 일반 식물들은 물과 이산화탄소를 빛에너지를 이용하여 산소와 포도당으로 만드는데, 인공 잎사귀도 이와 같은 원리다. 실크 섬유에서 추출한 단백질을 주재료로 하고, 식물에서 엽록체를 추출하여 실크 단백질 안에 집어넣는 원리로 제작되며, 실제 잎사귀처럼 물과 빛이 주어지면 스스로 산소를 만들어낸다. 이 잎사귀는 이산화탄소(CO2)를 흡수하고, 산소와 유기 복합물을 배출한다. 또한 아주 적은 양의 물이 잎의 면에 닿기만 해도 물 분해 반응이 일어나도록 제작했다. 인공 광합성은 10% 정도의 에너지 효율이 있어야 상용화가 가능한데, 인공 잎사귀(Silk Leaf)는 태양광을 이용한 에너지 효율이 10%에 달성했다고 한다. 현재까지 인공 잎사귀가 활발하게 이용되고 있는 부분은 없지만, 자원이 고갈되어가는 현재 상황 속에서 우주여행을 위해 사용되는 것뿐만이 아니라 다양한 역할을 할 수 있을 것이라 기대된다.

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=11기 전수이기자]