□ 미래창조과학부(이하 미래부) 산하 한국화학연구원(원장 이규호, 이하 화학연)의 인공광합성연구
그룹 백진욱 박사 연구팀이 태양빛만을 이용해 이산화탄소로부터 포름산*을 생산하는
‘플라스틱 나뭇잎’ 원천기술 개발에 성공했다.
* 포름산 (HCOOH) : 고무 제품생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살충제 제조 공업 및 연료전지의
연료 등을 만드는 데 필요한 중요 화학물질.
○ 이번 기술 개발은 그 가치를 인정받아 에너지 재료과학분야의 학술지 Journal of Materials
Chemical A에 6월 28일자 후면 표지논문으로 게재되었다.
□ 본 연구는 전세계적으로 개발초기 단계의 미래원천기술인 ‘인공광합성’*을 지속적으로 연구하여
기존 연구에서 진일보한 경우다.
* 인공광합성의 상용화 시기는 대략 2040년 정도로 예측
※ 인공광합성 : 나뭇잎이 태양광을 받아 이산화탄소로부터 포도당을 생산하는 것처럼, 태양광을
활용하여 특정 화학물질을 만들어내는 시스템
- 이번 연구는 인공나뭇잎 광촉매 시스템에 태양광
에너지를 더해 이산화탄소로부터 포름산을 선택적으로 생산한다.
○ 백진욱 박사 연구팀은 인공광합성을 통한 포름산 제조 기술을 2009년부터 개발해 왔으며, ’12년
에도 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 고효율의 포름산 제조에 성공하여
주목을 받은 바 있다.
○ 후속인 이번 연구의 최대 성과는 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질인
광촉매를 분말 형태에서 필름형태의 플라스틱으로 만드는데 성공하여 실용화를 위한 원천
기술을 한단계 더 확보했다는 것이다.
○ 이번에 새로 개발한 플라스틱 COF(covalent organic framework)* 광촉매는 광흡수 물질을 자체적
으로 포함하고 있는 필름 형태로, 다른 표면에 코팅을 통해 필름형태를 만들어야 했던 기존
분말형태의 광촉매보다 대량 생산에 유리하며 태양광을 받는 표면적을 넓게 만들 수 있어 광전환
효율도 높다.
○ 또한 향후 포름산 뿐 아니라 태양광에너지를 이용하여 의약품등 고부가 정밀화학제품을 제조를 위한
기술 개발 및 웨어러블 태양전지소재 등과 같은 다양한 분야의 응용도 가능하다는 점도 장점이다.
□ 이번 기술은 이산화탄소 배출이 없는 (Zero Emission) 화학물질 생산 실용화를 위한 원천기술
확보라는 면에서도 의의가 있다.
○ 포름산은 주로 화석연료에서 합성된 메탄올을 원료로 하여 제조되고 있어 제조공정상 이산화탄소 배출이
불가피했으나, 인공광합성 기술을 활용하여 제조하면 이산화탄소가 원료자원이 되므로 배출을
피할 뿐 아니라 감축까지 할 수 있기 때문이다.
* 상용화 시 태양광에너지로 포름산 1톤 생산 시, 이산화탄소를 대략 0.96 톤 저감이 예상됨
○ 따라서, 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.
○ 본 연구도 화학연의 미래 핵심원천기술 확보를 위한 플래그십 프로젝트의 일환이다. 화학연은
태양광 화학공장 인공광합성의 실용화를 위한 후속 연구에 박차를 가하고 있다.
○ 화학(연) 백진욱 박사는 “태양광 인공광합성시스템은 지구온난화 및 에너지 자원고갈문제를
동시에 해결할 수 있는 미래형 원천기술이다. 향후 태양광을 이용해 의식주 모두를 해결할 수
있는 새로운 개념의 상용화 가능한 태양광 공장(Solar Chemical Factory)을 건설하겠다.”라고
포부를 밝혔다.