주인공은 카이스트 강정구 교수(사진)팀. 강 교수팀의 연구 결과는 에너지 환경분야에서 저명한 학술지인 <에너지 앤 인바이런먼털 사이언스(Energy and Environmental Science)>지 온라인 판에 지난 8일 게재됐다.
인공광합성 구현 핵심기술은 물로 태양에너지의 대부분을 차지하고 있는 가시광 영역에서 효율적으로 양성자를 발생시키는 기술을 확보하는 것을 뜻한다. 이 양성자는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소와 반응해 메탄, 메탄올 등 친환경적인 석유연료를 만들 수 있다. 또한 양성자 자체를 결합하면 인류 꿈의 자원인 수소 등을 효율적으로 생산할 수 있다.
기존에는 다양한 광촉매 소재들의 경우 태양에너지의 일부영역인 자외선과 고가의 백금 조촉매를 사용할 경우에만 물로부터 양성자 생성이 가능했다. 다시 말해 태양광 중에서 가장 풍부한 영역인 가시광에서는 양성자 생성이 거의 불가능했다.
하지만 강 교수팀은 타이테니늄 원자와 니켈을 이용, 이중금속으로 구성된 다전자 광촉매 물질을 합성하는 데 성공했다. 즉 이중금속 물산화 광촉매 물질은 가시광 영역에서 효율적으로 물을 산화, 산소가 발생하고 이를 통해 양성자가 생성된다.
이번 연구결과는 광반응에서 생성된 양성자와 지구온난화의 원인인 이산화탄소의 추가 광반응을 통해 메탄, 메탄올 등의 청정연료로 변환하는 기술로도 응용이 가능하다.
강 교수는 "이중금속 조합에 따른 전자구조의 디자인을 통해 태양광 하에서 수소와 같은 청정에너지를 생산하는 기술로도 활용이 기대된다"면서 "녹색성장의 기반 기술로 응용이 가능할 것으로 전망돼 궁극적으로는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 저감시킬 뿐 아니라 자원화함으로써 석유 자원을 대체할 수 있는 길을 열어 놓았다는 데 큰 의의가 있다"고 밝혔다.
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