세계 최초로 식물 광합성 원리 이용한 수소에너지 생산 기술 개발…'나노잎 촉매'로 산소발생 촉진

포스텍 용기중 교수

광합성을 통해 양분을 생산하는 식물의 특성을 모방해 수소에너지를 생산할 수 있는 '나노잎 촉매'가 개발돼 학계의 관심이 쏠리고 있다.

포스텍 화학공학과 용기중(사진) 교수·첸 빈 박사 팀은 잎맥이 나란히 자리하고 있어 수분과 양분 전달이 용이한 외떡잎식물의 잎을 모방해 수소에너지를 만드는 물(산소와 수소)분해 과정에서 산소 발생을 촉진시키는 '나노잎 촉매' 개발에 성공했다.

세계 최초로 개발된 나노잎 촉매는 기존 촉매보다 최대 9.3배까지 촉매 활성이 높아지는 것으로 나타났다.

연구팀은 외떡잎식물이 잎맥을 통해 수분과 양분을 효율적으로 전달, 광합성하는 과정을 유심히 살펴 자연 잎의 장점을 그대로 모사한 나노잎을 개발했다.

잎맥을 본뜬 '산화구리(CuO) 나노와이어' 위에 광합성 작용을 일으키는 잎몸 구조를 모방한 '층상이중수산화물'(LDH)을 합성해낸 것이 이번 기술의 핵심이다.

나노잎 촉매는 잎몸, 즉 LDH 판상구조가 넓은 표면적을 이용해 산소 발생 반응을 촉진하고, 잎맥인 나노와이어가 전하를 빠르게 수송함으로써 산소 발생 효율을 대폭 높였다. 특히 나노잎촉매가 안정적이고 뛰어난 유연성을 보이면서 여러 분야에서 활용 가능성도 기대되고 있다.

용 교수는 "나노잎 촉매의 개발로 물분해 반응에서 가장 어려운 산소 발생 반응을 획기적으로 촉진할 수 있게 됐다"며 "앞으로 물분해를 통한 수소에너지 생산에 활용될 수 있을 것으로 보인다"고 말했다.