화학뉴스

한국과학기술연구원(KIST)이 햇빛을 이용해 화학원료를 생산하는 인공광합성 소자를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 민병권·황윤정 박사팀은 태양전지기술과 촉매기술을 융합해 태양광 에너지만으로 작동하는 일체형 인공광합성 소자 기술을 개발했으며 4.23%의 효율로 일산화탄소(CO)를 생산하는데 성공했다고 발표했다.
연구진은 효율을 10%까지 올리면 산업화가 가능할 것으로 예상하고 있다.
연구진은 저가 박막태양전지 기술을 촉매 기술과 융합해 광전극의 안정성을 획기적으로 높이는 기술을 개발해 환원전극 촉매 종류를 바꾸는 방식으로 원하는 고부가가치 화합물을 생산할 수 있는 소자를 구현했다.
인공광합성 소자는 구리·인듐·갈륨·황(CIGS)으로 구성된 반도체 물질을 광흡수층으로 사용한 박막 태양전지기술로 전자를 생산하고, 저온 코팅 코발트산화물 촉매는 물을 분해해 산소와 수소 이온(H＋)을 제조한다.
나노촉매 기술을 이용해 금, 은으로 만든 환원전극은 물속의 이산화탄소(CO2)를 일산화탄소(CO)로 전환시킨다. 환원전극 금속을 금이나 은에서 비스무트(Bi)로 바꾸면 개미산(Formic Acid)을 생산할 수 있다.
일산화탄소와 개미산은 다양한 화학산업 원료로 사용되며 일산화탄소는 톤당 130만원을 넘고 있다.
연구진은 앞으로 인공광합성 효율을 10%까지 올리면 100㎢ 면적에서 하루 6시간씩 가동해 연평균 800만톤의 일산화탄소를 생산할 수 있는 것으로 판단하고 있다.
민병권 박사는 “인공광합성 소자 기술은 태양전지처럼 패널형으로 제작․설치할 수 있어 태양광만으로 고부가가치 화합물을 대량생산하는 미래형 화학원료·연료생산 시스템으로 발전할 수 있다”며 “본격적인 연구 및 개발이 진행되면 10년 이내에 실용화할 수 있을 것”이라고 강조했다.