[뉴스웍스=문병도 기자] 탄소의 순배출량을 '0'으로 만든다는 의미인 '탄소중립'을 실현하기 위한 인공광합성 기술이 점차 현실이 되고 있다.

인공광합성 기술은 자연 광합성을 모방해 식물처럼 햇빛을 받아 이산화탄소를 에틸렌, 메탄올, 에탄올 등과 같은 고부가가치 화합물로 전환하는 기술이다. 

한편 탄소중립(carbon neutral)이란 이산화탄소를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만드는 개념이다. 대기 중으로 배출한 이산화탄소의 양을 상쇄할 정도의 이산화탄소를 다시 흡수하는 대책을 세움으로써 이산화탄소 총량을 중립 상태로 만든다는 뜻이다. 2016년 파리협정과 2019년 유엔 기후정상회의에서 121개 국가가 기후동맹에 가입함에 따라 2050 탄소중립이 글로벌 의제화로 이어졌다. 

오형석, 이웅희 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 박사 연구팀이 유재수 경희대학교 교수팀과 함께 상용 실리콘 태양전지와 결합하여 실제 태양광에서 구동 가능한 대규모 인공광합성 시스템을 제작했다.

KIST 연구진은 이산화탄소를 일산화탄소로 바꾸는데 적용할 수 있는 새로운 '텅스텐-은' 촉매를 개발했다. 이 촉매는 기존 은 촉매에 비해 60% 이상 향상된 일산화탄소 생산 효율을 보였으며, 100시간 동안의 시험에도 안정적이었다. 

연구진은 촉매 개발에서 한 단계 더 나아가 해당 촉매를 이용한 이산화탄소 전환 시스템을 120㎠ 크기의 실리콘 태양전지와 결합하여 인공광합성 시스템을 개발했다. 상용화된 태양전지에 연결해도 무리 없이 사용가능하다. 

이 시스템은 현재까지 개발된 실리콘 태양전지 기반 인공광합성 시스템 중 가장 높은 수준인 12.1%의 높은 태양광-화합물 전환효율을 보였다.

실험실이 아닌 실제 실외 환경에서 햇빛만으로 이산화탄소를 일산화탄소로 고효율로 전환하는 데 성공했다.

오형석 박사는"상용 실리콘 태양전지를 이용하여 실제 환경에서 햇빛으로 직접 구동되는 진정한 의미의 인공광합성 시스템을 구축했다"라며 "고효율 인공광합성 기술이 실용화된다면, 제철소와 석유화학 공장 등에서 발생하는 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하여 온실가스를 저감할 수 있으며, 석유화학 공정에서 생산되는 기초 화합물들을 '탄소중립'이 실현된 인공광합성 방법을 통해 생산할 수 있다"라고 밝혔다.

과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 유용물질 생산을 위한 카본 투 X 기술개발사업으로 수행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 '어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈' 최신 호에 게재됐다.