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

이번 연구성과는 전세계적으로 개발초기 단계에 있는 미래원천기술인 `인공광합성`에 관한 기존 연구에서 진일보한 결과다.

백 박사 연구팀은 인공광합성을 통한 포름산 제조 기술을 2009년부터 개발해 왔다. 2012년과 2016에도 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 고효율 포름산 제조에 성공해 주목을 받은 바 있다.

후속인 이번 연구의 최대 성과는 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질인 광촉매 분말을 필름 형태에서 더 나아가 3차원구조를 가진 필름형태의 플라스틱으로 만드는 데 성공한 동시에 실용화를 위한 원천기술을 한단계 더 확보했다는 것이다.

이번에 새로 개발한 광촉매는 광흡수 물질을 자체적으로 포함하고 있는 3차원 구조를 가진 플라스틱 형태다. 이전에 개발했던 2차원 필름 형태의 광촉매보다 태양광을 받는 표면적을 더 넓게 그리고 더 효율적으로 만들 수 있어 태양광 전환 효율도 150% 가량 증가했다.

이 기술을 적용하면 포름산 뿐 아니라 태양광에너지를 이용해 의약품 등 고부가 정밀화학제품을 제조할 수 있으며 웨어러블 태양전지소재 등과 같은 다양한 분야에도 응용될 수 있다.

이번 기술은 이산화탄소 배출 없이 화학물질을 생산할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 포름산은 주로 화석연료에서 합성된 메탄올을 원료로 제조되고 있어 이산화탄소 배출이 불가피했으나, 인공광합성 기술을 활용하면 이산화탄소가 원료자원이 되므로 오히려 감축 효과가 있다.

백 박사는 "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 밝혔다.

이용민 기자

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