사막에서도 광합성 가능한 '인공잎' 나왔다

국내 연구팀, 인공 광합성 효율·경제성 높여

▲물에 띄울 수 있는 일체형 인공잎 시스템. 잎 형태의 태양전지와 물분해 단일 전극의 결합을 통해 제작된 일체형 태양전지이다. 태양광의 흡수를 극대화하고 물이 많은 환경뿐 아니라 사막과 같이 물이 부족한 환경에서도 효율적으로 작동 가능하다.[사진제공=과기정통부]

[아시아경제 정종오 기자] 사막에서도 광합성이 가능한 '인공잎'이 개발됐다. 인공 광합성의 효율성과 경제성을 높여 신재생에너지 상용화에 물꼬를 틀 것으로 기대된다.

용기중 포스텍(POSTECH) 교수와 이승협 한국세라믹기술원 연구원 등이 잎의 광합성 기술을 모방해 극한 환경에서도 물을 분해하고 수소를 효율적으로 생산하는 스마트 인공광합성 기술을 내놓았다. 인공광합성이란 자연 잎의 광합성을 인공적으로 만들어 태양광으로 물을 분해하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 작용을 말한다.

식물의 광합성 원리를 이용한 인공광합성 연구는 물을 분해해 수소를 생산하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 친환경 재생에너지 생산기술이다. 이른바 '청색기술(Blue Technology)'로 부른다.

지금까지 개발된 인공잎 시스템은 상용화 가능 기준인 태양에너지 변환효율의 10%에도 미치지 못하는 경우가 많았다. 사막과 같이 수분이 부족한 환경에서는 시스템이 제 기능을 발휘하지 못했다. 더욱 경제적 공정 개발과 함께 다양한 자연환경에서도 작동 가능한 효율적 시스템 개발이 요구돼 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.

연구 결과는 신소재 개발 관련 국제학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials) 9월 13일자(논문명:A Highly Versatile and Adaptable Artificial Leaf with Floatability and Planar Compact Design Applicable in Various Natural Environments)에 실렸다.

용기중 교수는 "이번 연구는 물이 부족한 사막과 같은 극한 환경에서도 작동이 가능하고 10% 이상의 수소변환 효율을 달성했다는 점에서 의미가 크다"며 "앞으로 실제 자연 환경에서의 오염물질 정화, 휴대용 연료전지 개발 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr