화학硏, 세계 최초 '3차원 플라스틱 인공나뭇잎' 개발

태양광 이용 포름산 생산

이산화탄소로부터 포름산을 제조하는 3차원 플라스틱 인공나뭇잎 체계도./한국화학연구원

한국화학연구원 백진욱 박사(CO2에너지연구센터장) 연구팀이 태양빛만을 이용해 이산화탄소로부터 포름산을 선택적으로 생산하는 '3차원(3D) 플라스틱 나뭇잎' 원천기술을 세계최초로 개발했다고 19일 밝혔다.

포름산(HCOOH)은 고무 제품생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살충제 제조 공업 및 연료전지의 연료 등을 만드는 데 필요한 중요 화학물질이다.

연구팀은 2012년과 2016년에도 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용, 인공광합성을 통한 고효율 포름산 제조에 성공해 주목을 받은 바 있다.

이어 후속연구를 통해 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질인 광촉매 분말을 이전의 2차원 구조에서 진일보된 3차원구조를 가진 필름형태의 플라스틱으로 만드는 데 성공한 것.

연구팀이 이번에 새로 개발한 광촉매는 이전에 개발했던 2차원 필름 형태의 광촉매보다 태양광을 받는 표면적을 더 넓게, 그리고 더 효율적으로 만들 수 있어 태양광 전환 효율도 150% 가량 증가했다.

백진욱 박사./사진제공=한국화학연구원

앞으로 이 기술이 상용화되면 이산화탄소 배출 없이 포름산을 생산할 수 있는 것은 물론 태양광에너지를 이용해 의약품 등 고부가가치의 정밀화학제품 제조나 웨어러블 태양전지소재 등과 같은 다양한 분야에도 응용될 수 있을 것 이라는 게 연구팀의 설명이다.

백진욱 박사는 "이번 연구성과는 전세계적으로 개발초기 단계에 있는 미래원천기술인 '인공광합성'연구의 기존 성과 대비 진일보된 것이어서 의미가 크다" 며 "이 기술은 장기적으로는 화학물질 생산뿐만 아니라 이산화탄소 감축 관련 미래 신산업 창출에까지 기여할 수 있는 원천기술이 될 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구논문은 그 가치를 인정받아 촉매과학분야의 저명 국제 학술지인 ' ChemCatChem'의 5월28일자 전면 표지논문으로 게재됐다.