[이뉴스코리아 전세훈 기자] 국내 연구진이 태양빛으로 화학물질을 생산하는 인공광합성에서 조사된 태양빛이 화학에너지로 바뀌는 광화학 반응의 초기과정을 처음 밝혀냈다.
한국화학연구원 CO2에너지벡터연구센터 백진욱 박사팀은 빛이 인공광합성의 핵심으로, 차세대 인공광합성 광촉매물질로 각광받고 있는 COF 광촉매상에 조사된 전자와 정공 즉, 양전하와 음전하로 로 생성 및 분리되는 찰나의 순간을 세계 최초로 포착했다.
인공광합성은 태양빛만을 이용해 이산화탄소로부터 유용한 화합물을 만드는 시스템이다. 식물의 광합성에서 착안했으나 포도당만 생산하는 자연광합성과 달리, 포름산과 메탄올, 의약품 등 여러 화합물을 선택적으로 생산할 수 있다.
백진욱 박사팀은 분자의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 펨토초(10-15초) 레이저 기술을 이용해 COF 광촉매에서 빛이 흡수된 후 극고속으로 전하가 이동한다는 사실을 관찰하고, 전하 분리 상태를 학계에 최초로 보고했다. 초당 1조장의 사진을 찍는 고속 연사 카메라로 빛이 광촉매에 닿는 찰나에 일어난 일을 촬영한 셈이다.
백진욱 CO2에너지벡터연구센터장은 “COF 광촉매상에 빛이 조사되자마자 전자(-)와 정공(+)이 어떻게 생성되고 움직이는지 원리를 알게 됐다”고 전하며 “앞으로 인공광합성용 광촉매 성능을 향상시킬 수 있는 밑바탕을 마련한 것”이라고 전했다.
그동안 백진욱 박사팀은 인공광합성으로 포름산(고무, 세척제, 살충제, 연료전지 연료 제조에 쓰이는 화학물질)을 제조하는 기술과 함께 메탄올과 의약품 제조기술을 만들었다. 특히 이번 연구는 더욱 높아진 화합물 생산력으로 새로운 의료, 및 의약품 개발에도 큰 역할을 할 것으로 보인다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 차세대 탄소자원화 사업의 지원을 받아 수행됐다.