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이화여대 박소정·김진흥 교수팀, 인공광합성으로 이산화탄소 전환 효율 높여

뉴시스

입력 2022.08.04 12:13

수정 2022.08.04 12:13

(왼쪽부터) 이화여대 박소정, 김진흥 교수 *재판매 및 DB 금지
(왼쪽부터) 이화여대 박소정, 김진흥 교수 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]김수연 인턴 기자 = 이화여자대학교(총장 김은미) 화학·나노과학 전공 박소정, 김진흥 교수 연구팀이 인공 광합성으로 이산화탄소를 개미산으로 전환하는 새로운 2차원 나노구조의 촉매 시스템 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 이산화탄소 전환 효율에서 세계 최고 기록을 보여준 이번 연구 결과는 국제 학술지에 발표됐다.

지구온난화의 주범으로 지목받는 이산화탄소는 세계에서 연간 약 300억 톤 이상 배출된다. 특히 우리나라의 경우 최근 10년간 이산화탄소 증가율이 매해 최고치를 경신하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 과학기술계에서는 자연 보전과 새로운 에너지원 확보를 위해 이산화탄소를 자원화하는 연구·개발을 추진 중이며, 특히 광합성과 같이 태양에너지를 사용하는 방법이 최적의 개발 방향으로 제시되고 있다.

태양광 에너지를 사용해 이산화탄소를 전환하는 인공 광합성용 촉매 시스템의 개발은 전 세계적으로 활발한 연구 분야 중 하나다.
그러나 기존의 연구는 조효소 재생 촉매와 효소를 용액 내에 혼합해 사용해 반응 효율이 높지 않다는 문제점이 있어, 촉매와 효소를 효과적으로 고정화한 광촉매의 개발이 요구됐다.

박소정, 김진흥 교수팀은 조효소를 재생하는 금속 광촉매와 이산화탄소를 개미산으로 전환하는 효소를 2차원의 나노물질에 효율적으로 분리·배치해 이산화탄소 전환율에 관한 기존 연구의 한계를 보완했다. 연구진은 가시광선을 조사(irradiation)해 실내 온도와 대기압 상태에서 이산화탄소를 고효율로 전환하는 데 성공했고, 조효소에 대한 이산화탄소 전환율에서 세계 최고 기록을 달성했다고 전했다.


이번 광촉매 시스템 개발은 태양광 에너지를 활용해 이산화탄소를 유용한 탄소 자원으로 고효율 변환할 가능성을 보여줬으며, 이는 향후 온실가스 감축을 위한 인공 광합성용 광촉매 시스템 개발 연구에 중요한 토대가 될 것으로 기대된다. 광촉매를 기반으로 한 인공 광합성 기술이 상용화되면, 대기 이산화탄소 농도 상승 억제에 도움을 줄 뿐 아니라 화석 자원을 대체할 대안에너지가 될 것으로 예상된다.


박소정, 김진흥 교수는 "후속 연구를 통해 광촉매 기능을 더욱 향상해 고효율의 인공 광합성 시스템으로 발전시킬 것"이라는 계획을 밝혔다.

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