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3차원 플라스틱 나뭇잎으로 이산화탄소서 포름산 선택 생산…화학硏

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 | 2018-06-19 10:10 송고
이산화탄소로부터 포름산을 제조하는 3차원 플라스틱 인공나뭇잎 체계도(한국화학연구원 제공)© News1

한국화학연구원은 백진욱 박사(CO2에너지연구센터장) 연구팀이 태양광을 이용해 이산화탄소로부터 포름산(HCOOH)을 선택적으로 생산하는 ‘3차원(3D) 플라스틱 나뭇잎’ 원천기술을 세계 최초로 개발했다고 19일 밝혔다.

포름산은 고무 제품 생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살충제 제조 공업 및 연료전지의 연료 등을 만드는 데 필요한 중요 화학물질이다.

백진욱 박사 연구팀은 2009년부터 인공광합성을 통한 포름산 제조 기술을 개발해 왔다. 2012년과 2016년에는 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 고효율 포름산 제조에 성공해 주목받았다.

연구팀은 이번 연구를 통해 식물의 엽록소처럼 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 물질인 광촉매 분말을 필름 형태에서 더 나아가 3차원 구조를 가진 필름 형태의 플라스틱으로 만드는 데 성공했다.

연구팀이 새로 개발한 광촉매는 광흡수 물질을 자체적으로 포함하고 있는 3차원 구조를 가진 플라스틱 형태를 띠고 있다. 때문에 연구팀이 앞서 개발한 2차원 필름 형태의 광촉매보다 태양광을 받는 표면적을 더 넓게 그리고 더 효율적으로 만들 수 있어 태양광 전환 효율도 150% 가량 증가했다. 

또 향후 포름산 뿐 아니라 태양광에너지를 이용해 의약품 등 고부가 정밀 화학제품을 제조할 수 있으며, 웨어러블 태양전지소재 등과 같은 다양한 분야에도 응용될 수 있다.

이 기술은 이산화탄소 배출 없이 화학물질을 생산할 수 있는 원천기술이다.

포름산은 주로 화석연료에서 합성된 메탄올을 원료로 해 제조되고 있어 제조 공정상 이산화탄소 배출이 불가피했으나, 인공광합성 기술을 활용해 제조하면 이산화탄소가 원료 자원이 되므로 배출을 피할 뿐만 아니라 감축까지 할 수 있기 때문이다.

연구팀은 이 기술이 장기적으로는 화학물질 생산뿐만 아니라 이산화탄소 감축 관련 미래 신산업 창출에까지 기여할 수 있는 원천기술이 될 것으로 전망했다.

백진욱 박사는 “태양광 인공광합성시스템은 지구온난화 및 에너지 자원 고갈 문제를 동시에 해결할 수 있는 미래형 원천기술”이라며 “향후 태양광을 이용해 의식주 모두를 해결할 수 있는 새로운 개념의 상용화 가능한 태양광 공장(Solar Chemical Factory)을 건설하겠다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 ‘차세대 탄소자원화 사업’ 지원으로 수행됐다.

태양광 이용 화합물 선택적 제조용 태양광 화학공장 개념도(한국화학연구원 제공)© News1



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