플라스틱 나뭇잎 개발···인공 광합성에 '한 걸음'

[민혜정기자] 국내 연구진이 플라스틱 인공 나뭇잎을 개발해 인공 광합성 기술 상용화에 한걸음 더 다가섰다.

미래창조과학부는 산하 한국화학연구원의 인공광합성연구그룹 백진욱 박사 연구팀이 태양빛만을 이용해 이산화탄소로부터 포름산을 생산하는 '플라스틱 나뭇잎' 원천기술 개발에 성공했다고 10일 발표했다.

포름산은 고무 제품생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살충제 제조 공업 및 연료전지의 연료 등을 만드는 데 필요한 중요 화학물질이다.

이번 기술 개발은 그 가치를 인정받아 에너지 재료과학분야의 학술지 'Journal of Materials Chemical A' 지난달 28일자 후면 표지논문으로 게재됐다.

이번 연구는 전세계적으로 개발초기 단계의 미래원천기술인 인공광합성을 지속적으로 연구해 기존 연구에서 진일보했다는 평가다. 인공광합성의 상용화 시기는 대략 2040년 정도로 예측되고 있다.

인공광합성은 나뭇잎이 태양광을 받아 이산화탄소로부터 포도당을 생산하는 것처럼, 태양광을 활용해 특정 화학물질을 만들어내는 시스템이다.

백진욱 박사 연구팀은 인공광합성을 통한 포름산 제조 기술을 2009년부터 개발해 왔으며, 지난 2012년에도 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 고효율의 포름산 제조에 성공했다.

후속인 이번 연구의 최대 성과는 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질인 광촉매를 분말 형태에서 필름형태의 플라스틱으로 만드는데 성공했다는 점이다. 새로 개발한 플라스틱 COF(covalent organic framework) 광촉매는 광흡수 물질을 자체적으로 포함하고 있는 필름 형태다. 다른 표면에 코팅을 통해 필름형태를 만들어야 했던 기존 분말형태의 광촉매보다 대량 생산에 유리하며 태양광을 받는 표면적을 넓게 만들 수 있어 광전환 효율도 높다.

이번 기술은 이산화탄소 배출이 없는 (Zero Emission) 화학물질 생산 실용화를 위한 원천기술 확보라는 면에서도 의의가 있다.

이에따라 장기적으로는 화학물질 생산 뿐 아니라 이산화탄소 감축 관련 미래 신산업 창출에까지 기여할 수 있는 원천기술이 될 것으로 기대된다.

미래부는 앞으로도 출연(연)을 원천기술의 메카로 거듭나게 하기 위해 핵심 원천기술에 대한 투자를 지속적으로 추진할 예정이다.

화학연 백진욱 박사는 "태양광 인공광합성시스템은 지구온난화 및 에너지 자원고갈문제를 동시에 해결할 수 있는 미래형 원천기술"이라며 "향후 태양광을 이용해 의식주 모두를 해결할 수 있는 새로운 개념의 상용화 가능한 태양광 공장(Solar Chemical Factory)을 건설하겠다"고 강조했다.