포름산 생산 ‘플라스틱 인공나뭇잎’ 원천기술 개발

↑ 이산화탄소로부터 포름산을 만드는 플라스틱 인공나뭇잎 체계도 <자료=미래창조과학부>

국내연구팀이 태양빛만을 이용해 이산화탄소로부터 포름산을 생산하는 ‘플라스틱 나뭇잎’ 원천기술을 개발했다.
인공광합성은 태양광을 활용해 특정 화학물질을 만들어내는 시스템을 의미한다. 나뭇잎이 태양광을 받아 이산화탄소로부터 포도당을 만드는 ‘광합성’과 유사하다.
포름산(HCOOH)은 고무 제품생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살출제 제조 공업 및 연료전지의 연료 등을 만드는데 필요한 중요한 화학물질이다.
한국화학연구원 인공광합성연구그룹 백진욱 책임연구원 연구팀은 2009년부터 인공광합성을 통한 포름산 제조 기술을 개발해왔다. 2012년에도 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 고효율의 포름산 제조에 성공해 주목을 받았다.
연구팀은 후속 연구로 이어진 이번 연구에서 광촉매를 분말 형태에서 필름 형태의 플라스틱으로 만드는데 성공했다. 광촉매는 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질이다.
연구팀이 새롭게 개발한 플라스틱 COF 광촉매는 광흡수 물질을 자체적으로 포함하고 있다. 다른 표면에 코팅을 통해 필름형태를 만들어야했던 기존 분말형태의 광촉매보다 대량 생산에 유리하다. 태양광을 받는 표면적을 넓게 만들 수 있어 광전환 효율도 높다는 장점이 있다.
연구팀이 개발한 기술은 이산화탄소를 원료로 포름산을 만들기 때문에 온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소 감축에도 도움이 된다.
연구팀은 태양광에너지를 이용해 포름산만이 아니라 의약품 등 고부가 정밀화학제품 제조를 위한 기술 개발 및 웨어러블 태양전지소재 등과 같은 다양한 분야의 응용도 가능할 것으로 전망하고 있다. 연구성과는 에너지 재료과학분야 학술지인 ‘저널 오브 머터리얼스 케미컬’에 지난달 28일자 후면 표지논문으로 게재됐다.
백 책임연구원은 “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 공장을 건설하겠다”고 포부를 밝혔다.
[이영욱 기자]