물에 띄울 수 있는 일체형 인공잎 시스템 : 잎 형태의 태양전지와 물분해 단일 전극의 결합을 통해 제작된 일체형 태양전지. 태양광의 흡수를 극대화하고 물이 많은 환경 뿐 아니라 사막과 같이 물이 부족한 환경에서도 효율적으로 작동 가능함.지구상의 식물이 가진 가장 중요한 특성인 광합성은 태양에너지와 이산화탄소, 물을 이용하여 식물생장에 필요한 에너지원과 산소를 생산하는 최고의 에너지 생산기술이다. 약 100 년 전 한 이탈리아 광화학자가 인공광합성의 가능성을 예측한 이래로 다양한 방법을 통해서 광합성을 인공적으로 모사하여 수소 또는 화학연료를 생산하는 인공광합성 시스템 개발에 노력해왔다.
이와 같은 다양한 노력들에도 불구하고 현재까지 개발된 기술들은 대부분 효율적인 측면에서 상용화 가능기준인 태양에너지 변환효율 10%에 미치지 못하는 경우가 일반적이며, 이와 함께 보다 경제적인 공정에 의한 시스템 개발과 동시에 다양한 자연환경에서도 작동 가능하며 효율적인 시스템 디자인 개발이 요구되어 왔다.
용기중 교수(포항공과대학교) 이승협 연구원(한국세라믹기술원) 연구팀이 잎의 광합성 기술을 모방해 극한 환경에서도 물을 분해하고 수소를 효율적으로 생산하는 스마트 인공광합성 기술을 개발했다.
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.
연구팀에 의하면 “이번 연구는 물이 부족한 사막과 같은 극한 환경에서도 작동이 가능하고, 10% 이상의 수소변환 효율을 달성했다는 점에서 의미가 크며 향후 실제 자연 환경에서의 오염물질 정화, 휴대용 연료전지 개발 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다”고 설명했다.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부 / 정승호 기자 saint096@naver.com
