사막에서도 광합성 가능한 `인공잎` 개발

국내 연구진이 나뭇잎의 광합성 기술을 모방해 사막과 같은 극한 환경에서도 물을 분해하고 수소를 생산하는 '스마트 인공광합성' 기술을 개발했다.

과학기술정보통신부는 용기중 포항공과대학교 교수와 이승협 한국세라믹기술원 연구원 연구팀이 박막형 태양전지와 물 분해 촉매 전극을 결합한 일체형 인공잎 시스템을 개발했다고 28일 밝혔다.

식물의 광합성 원리를 이용한 인공광합성은 물을 분해해 수소를 생산하거나 이산화탄소로부터 연료를 얻는 친환경 재생에너지 생산 기술이다. 하지만 지금까지 개발된 인공잎 시스템은 상용화가 가능한 수준인 태양에너지 변환효율의 10%에도 미치지 못하는 경우가 많았다. 특히 사막과 같이 수분이 부족한 환경에서는 시스템이 제 기능을 발휘하지 못해 경제적인 공정 개발과 함께 다양한 자연환경에 적응할 수 있는 시스템 개발이 요구돼왔다.

연구팀은 산소를 생산하는 촉매와 수소를 생산하는 촉매가 단일 표면에 증착시켜 적은 양의 물이 촉매 전극을 적시기만 해도 물 분해 반응이 일어날 수 있도록 유도했다. 또 태양전지와 촉매 전극 사이에 공간을 만들어 부력을 높여 물 위에 띄울 수 있는 구조를 개발해 태양광 흡수를 극대화했다.

용기중 교수는 "이번 연구는 물이 부족한 사막과 같은 극한 환경에서도 작동이 가능하며 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.

이번 연구결과는 신소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 표지논문으로 게재됐다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr