■ 인공광합성연구센터++Korea Center for Artificial Photosynthesis (KCAP) ■
 
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 [동아사이언스 - The science 2010/01/10]
작성자: KCAP  등록일: 2010-01-18 


태양에너지+물+이산화탄소=메탄올?


윤경병 인공광합성연구센터장 인터뷰


2010년 01월 11일

△ 윤경병 서강대 화학과 교수는 무한한 태양에너지와 지구상에서 쉽게 볼 수 있는 물, 이산화탄소를 이용해 메탄올을 만들 수 있다면 현재 인류가 겪고 있는 에너지 위기를 벗어날 수 있을 것이라고 내다봤다. 출처: 인공광합성연구센터(KCAP)



“성경에서 예수님은 물로 포도주를 만들잖아요. 포도주는 탄소가 두 개인 에탄올이 주성분이죠. 저희는 물로 탄소가 하나인 메탄올을 만드는 게 목표입니다.”

지난달 24일 서강대 서강빌딩에서 만난 이 대학 화학과 윤경병 교수(사진)는 “물과 이산화탄소로 메탄올을 만드는 인공광합성은 신의 영역에 발을 딛는 일”이라며 “그만큼 어렵지만 그렇다고 가지 않을 수 없는 길”이라고 말했다.

윤 교수는 지난해 출범한 ‘인공광합성연구센터(KCAP)’의 센터장을 맡고 있다. KCAP는 석·박사급 연구원 100여 명이 상주하는 집적연구동이다. 올해 말까지 디자인·환경영향평가 등을 끝내고 지하 2층, 지상 4층 규모(연면적 3300㎡) 연구동 착공에 들어한다. 미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL)와 포스텍, 한양대 등 국내 대학 7곳이 공동 참여한다. 한국연구재단은 KCAP에 앞으로 10년 간 500억 원을 지원하기로 했다.

인공광합성이 중요한 이유는 기존의 대체에너지가 갖고 있는 한계를 뛰어넘을 수 있기 때문이다. 수력·풍력 발전은 아무 곳에나 발전설비를 지을 수 없다. 지열발전은 기술 수준이 떨어진다. 조력은 투자비용 대비 전력 생산량이 적다. 남아 있는 건 태양에너지다. 하지만 윤 교수는 태양에너지로 전기를 만드는 태양전지 방식 역시 한계가 있다고 지적한다.

“반세기 넘게 꾸준히 태양전지의 효율을 높이는 방법을 연구해왔어요. 하지만 지금도 태양전지로 생산한 전기 값이 석탄으로 만든 것보다 5~10배는 더 비쌉니다. 경제성이 떨어지는 거죠. 또 현재 태양전지로 생산한 전력량은 국내 생산전력량의 0.1%에 불과해요. 그것을 100배해 10%로 올려도 나머지 90%의 전력은 기존의 방법으로 생산해야 한다는 말입니다.”

태양에너지 사용에 관한 ‘패러다임의 전환’이 필요하다는 것이다. 이런 이유로 일본 동경대, 오사카대, 미국 애리조나대, 대만국립대 등 세계 유수 대학에서는 인공광합성 연구를 하고 있다. 하지만 인공광합성 장치인 ‘인공 엽록소’의 각 부품을 만드는 수준에 그친다고 윤 교수는 지적했다.

인공 엽록소가 메탄올을 생산하기 위해서는 물을 산화시켜 수소이온과 전자로 분해나는 나노 물질, 이산화탄소를 붙잡는 나노 물질, 수소이온, 물, 이산화탄소를 반응시키는 나노 물질 등이 유기적으로 정렬돼 있어야 하는데, 이전까지는 이들 나노 소재만 연구하는 데 그쳤다는 것이다. 윤 교수는 “여러 나노 물질을 조립해 인공 엽록소를 만들겠다는 것은 우리가 처음”이라며 “KCAP에 참여하겠다고 의사를 밝힌 연구그룹이 많다”고 귀띔했다.

우여곡절도 있었다. 윤 교수는 1997년 인공광합성을 주제로 창의적 연구진흥사업에 지원했다. 당시 심사위원은 기술력이 달리고 위험부담이 너무 크다고 지적했다. 결과는 탈락이었다. 그사이 나노 소재를 정렬하고 조립하는 기술이 비약적으로 발전한 덕에 12년이 흐른 지난해에서야 KCAP는 출범할 수 있었다.

윤 교수는 내후년까지 실험실에서 인공광합성을 구현한다는 게 목표다. 이후에는 효율성을 높이고 인공 엽록소 값을 낮추는데 중점을 둘 계획이다. 경제성을 확보하기 위해서다.

“현재 겪고 있는 에너지 위기를 해결할 대안이 확실치 않잖아요. 그런데 인구는 늘어나고 에너지 수요는 증가하죠. 무궁한 태양에너지와 지구상에 흔한 물과 이산화탄소를 이용해 메탄올을 만들 수 있다면 오염원 없는 에너지 시대가 올 겁니다.”

변태섭 동아사이언스 기자 xrockism@donga.com

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