사막서도 광합성 가능한 ‘스마트 인공 잎’ 개발

국내 연구진이 잎의 광합성 기술을 모방해 극한 환경에서도 물을 분해하고 수소를 효율적으로 생산하는 스마트 인공광합성 기술을 개발했다.

인공광합성은 자연 잎의 광합성을 인공적으로 모사해 태양광으로 물을 분해하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 작용을 말한다.

포항공과대학교 용기중 교수팀과 한국세라믹기술원 이승협 연구원의 연구팀 이 개발한 연구 성과는 신소재 개발 관련 국제학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials) 9월 13일자에 표지논문으로 게재됐다. (논문명: A Highly Versatile and Adaptable Artificial Leaf with Floatability and Planar Compact Design Applicable in Various Natural Environments) – 저자: 용기중 교수(포항공대, 교신저자), 김상국 연구원(포항공대, 제1저자), 김태완 연구원(포항공대, 공동저자), 이승협 연구원(세라믹연구원, 공동저자), 백승현 연구원(포항공대, 공동저자), 박태호 교수(포항공대, 공동저자)
 

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식물의 광합성 원리를 이용한 인공광합성 연구는 물을 분해해 수소를 생산하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 친환경 재생에너지 생산기술로, 청색기술(Blue Technology) 과학자를 중심으로 활발하게 진행돼 왔다. 청색기술(Blue Technology)은 자연과 생물이 가진 기능을 차용해 환경오염을 방지하는 자연 친화적 기술을 말한다.
 
하지만 지금까지 개발된 인공잎 시스템은 상용화 가능 기준인 태양에너지 변환효율의 10%에도 미치지 못하는 경우가 많았다. 사막과 같이 수분이 부족한 환경에서는 시스템이 제 기능을 발휘하지 못해, 더욱 경제적인 공정 개발과 함께 다양한 자연환경에서도 작동 가능한 효율적인 시스템 개발이 요구되어 왔다.
 
연구팀은 산소를 생산하는 촉매와 수소를 생산하는 촉매가 단일 표면에 증착된 형태로 소량의 물이 인공 잎 바닥면에 접촉하는 것만으로도 물 분해 반응이 가능하며, 물 위에 띄우는 방법으로 태양광 흡수 기능을 극대화한 인공 잎을 개발했다.
 
용기중 교수는 “이번 연구는 물이 부족한 사막과 같은 극한 환경에서도 작동이 가능하고, 10% 이상의 수소변환 효율을 달성했다는 점에서 의미가 크며 향후 실제 자연 환경에서의 오염물질 정화, 휴대용 연료전지 개발 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.


[김들풀 기자  itnews@itnews.or.kr]