국내 연구진이 태양광으로 화학원료를 대량 생산하는 인공광합성 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 민병권·김홍곤·황윤정 박사팀과 김동환·강윤묵 고려대학교 그린스쿨대학원 태양전지연구팀은 태양빛만으로 작동하는 일체형 인공광합성 디바이스 모듈을 개발했다고 7월27일 밝혔다.
태양전지와 촉매기술을 융·복합해 태양광 에너지만으로 작동하는 자가구동·일체형 인공광합성 디바이스 구조로 앞으로 연구결과를 확장 발전시키면 태양광으로 화학원료를 대량 생산할 수 있는 시스템을 개발해 인공광합성 기술을 현실화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
인공광합성 기술을 완성하기 위해서는 태양광을 흡수해 전자를 생산하는 광전극 기술, 물 분해를 위한 촉매 기술, 이산화탄소(CO2)를 유용한 화합물로 전환시키기 위한 촉매 기술 등 다양한 요소 기술의 융·복합이 필요하다.
그동안 세계적으로 각 개별 요소단위 기술 연구가 진행됐으나 KIST-고려대그린스쿨 공동 연구팀은 각 요소기술 뿐만 아니라 해당 기술을 통합해 실질적으로 태양광만으로 작동되는 일체형 인공광합성 디바이스 모듈을 제작했다.
실리콘 태양전지 기술을 스테인레스 스틸 기판에 적용해 광전극을 제조하고 스테인레스 스틸 기판 반대면에 나노구조화 기술을 도입해 물 분해 특성을 획기적으로 증대시킨 산화전극을 개발했다.
또 나노 구조화된 은 촉매 전극을 개발해 이산화탄소에서 일산화탄소를 선택적으로 생산할 수 있도록 했다.
해당기술의 장점은 태양빛 외의 추가적 에너지 투입 없이 자가구동하는 시스템이라는 점으로 태양전지 모듈처럼 패널형으로 만들어 태양빛을 효과적으로 이용할 수 있으며 단일 디바이스 8개를 모듈화해 대량 생산이 가능하다.
민병권 박사는 “인공광합성 시스템을 태양전지와 같은 패널형 구조로 구현해 태양광 화학원료의 대량 생산 가능성을 보여주는 연구결과”라며 “인공광합성 상용화에 한걸음 더 가까워졌다”고 강조했다. <강윤화 기자>