KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 민병권, 김홍곤, 황윤정 청정에너지연구센터 박사 연구팀과 고려대 그린스쿨대학원 태양전지 연구팀이 태양전지기술과 촉매기술을 융복합해 태양광 에너지만으로 작동하는 자가구동 일체형 인공광합성 디바이스 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

연구 관계자에 따르면 이러한 인공광합성 디바이스 효율을 향후 10% 까지 발전시켜 우리나라 영월군 40 MW 태양전지 플랜트 면적 (0.25 km2)에 설치해 하루 4시간씩 가동시키면 연간 1만 4000톤의 일산화탄소(주로 화학원료로 활용되는 고가의 화합물)를 생산할 수 있다. 이는 같은 면적에서 전력을 생산하는 것 보다 3배 이상의 부가가치에 해당한다.

태양에너지를 직접적으로 고부가화합물로 바꾸어 주는 인공광합성 기술은 오랫동안 꿈의 기술로 과학자들의 관심을 끌어 왔다. 특히 기후변화 대응형 화학원료 제조 방법이 필요한 현 시점에서 인공광합성 기술은 매우 중요한 기술로 여겨지고 있으나 아직은 세계적으로 초보적인 기술수준에 머물러있다. 태양광-화학원료를 대량생산 할 수 있는 구체적인 방법에 대해 아직까지 제시된 바가 없는 상태였다. 

랩스케일 수준의 작은 디바이스 형태의 고효율, 저비용 인공광합성 디바이스를 제시한 바 있는 민병권 박사 연구팀은 가장 일반적인 태양전지 기술인 실리콘 태양전지 기술을 스테인레스 스틸 기판 한쪽 면에 적용해 광전극을 구성하고 스테인레스 스틸 반대면에는 나노구조화 기술을 적용해 고효율의 물분해 촉매를 제조했다. 

또 이산화탄소로부터 일산화탄소를 선택적으로 생산하기 위해 나노구조화된 은 촉매를 환원 전극으로 사용해 일체형 인공광합성 디바이스를 구현, 이러한 단일 디바이스 8개를 모듈화해 대량생산이 가능한 시스템을 제작했다.

민병권 박사는 "이번 연구는 인공광합성 시스템을 태양전지와 같은 패널형 구조로 구현함으로써 기존의 연구실 수준에서 머무르던 연구를 뛰어 넘어 태양광-화학원료의 대량 생산 가능성을 보여주는 연구결과라고 할 수 있으며 또한 향후 인공광합성의 상용화를 위해 한걸음 더 진일보한  연구결과라는 점에서 큰 의의가 있다" 고 말했다.