이재성 울산과기원 연구팀, 광합성하는 '인공 나뭇잎' 개발
국내 연구진이 식물의 광합성 원리를 이용해 물속에서도 수소를 생산하는 인공 나뭇잎을 개발했다. 실제 나뭇잎에 가장 가까운 기술로 평가받고 있다.

이재성 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수(사진) 연구진은 햇빛을 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 인공 나뭇잎을 개발했다고 15일 발표했다.

식물은 햇빛을 받아 뿌리에서 빨아들인 물과 잎에서 흡수한 이산화탄소를 물과 수소로 분해한다. 인공 나뭇잎은 이런 식물의 광합성 원리를 활용한 것이다. 연구진은 광촉매(빛을 받아 화학반응을 촉진하는 물질)인 ‘비스무스 비나데이트 산화물’ 전극에 페로브스카이트라는 물질로 된 태양전지를 보조로 붙여 햇빛을 흡수해 물을 분해하는 장치를 만들었다. 장치 내부 요소가 전선으로 연결되지 않고 실제 식물 잎처럼 하나의 덩어리로 붙어 있는 단일 구조체 형태다. 이는 현재의 실리콘 태양전지로 개발한 1세대 인공 나뭇잎보다 앞서는 2세대 기술로 평가받는다. 빛에너지를 활용해 수소로 바꾸는 전환 효율도 5%로 1세대 인공 나뭇잎의 3%보다 2%포인트 높다. 전환 효율이 10%까지 높아지면 실용화가 가능하다. 이재성 교수는 “광촉매 전극 1개와 태양전지 1개로 구성된 간단한 구조에다 효율도 높여 인공 나뭇잎 실용화에 한 걸음 더 다가섰다”고 말했다. 이번 연구 결과는 미국화학회가 발행하는 최고 권위의 저널 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’에 게재됐다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com