사막에서도 광합성 가능한 '인공 잎' 개발

인공 광합성 효율성·경제성 높여 신재생에너지 상용화 기여

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박성민 기자 - 2017.09.28

물에 띄울 수 있는 일체형 인공 잎 시스템.<사진=연구팀 제공>물에 띄울 수 있는 일체형 인공 잎 시스템.<사진=연구팀 제공>

국내 연구팀이 사막에서도 광합성이 가능한 '인공 잎'을 개발했다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 용기중 포스텍 교수와 이승협 한국세라믹기술원 연구원 공동 연구팀이 잎의 광합성 기술을 모방해 극한 환경에서도 물을 분해하고 수소를 효율적으로 생산하는 스마트 인공광합성 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

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

식물 광합성 원리를 이용한 인공광합성 연구는 물을 분해해 수소를 생산하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 친환경 재생에너지 생산기술이다.

자연과 생물이 가진 기능을 차용해 환경오염을 방지하는 자연 친화적 기술인 '청색기술' 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그동안 개발된 인공 잎 시스템은 상용화 가능 기준인 태양에너지 변환효율 10%에도 미치지 못하는 경우가 많았다. 이런 이유로 사막과 같이 수분이 부족한 환경에서는 시스템이 기능을 발휘하지 못했다.

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 크다"라며 "향후 실제 자연환경에서 오염물질 정화, 휴대용 연료전지 개발 등 다양하게 응용될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 13일자 표지논문으로 게재됐다.
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