無制限エネルギーを… 韓国科学者仕事ネッダテヤングエネルギー, 光合性のように無制限得る

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2012-03-01 12:10

無制限エネルギーを… 韓国科学者事故を起こした太陽エネルギー, 光合性のように無制限得る
[今月の科学技術刺傷] 薄刈犯 KAIST 教授
光感応素材人工光合性システム開発
高附加精密化学物質生産基礎用意
化石燃料枯渇問題など解消道開かれて

権大経記者 kwon@sed.co.kr

入力時間 : 2012.02.29 16:42:52 修正時間 : 2012.02.29 17:34:54

地球温暖化の原因である二酸化炭素を排出しないで太陽を利用して無制限でエネルギーを得る源泉技術が開発された.

薄刈犯 KAIST 新素材工学と教授は自然の光合性現象を模倣した人工光合性源泉技術開発に成功した功労を認められてソウル経済新聞と教育科学技術部・韓国研究財団が共同主観する今月の科学技術刺傷 3月受賞者で 29日選定された.

光合性は植物など自然界の生物体が太陽光をエネルギー源で物理化学的反応を通じて炭水化物のような化学物質を生産する現象を言う. 例えば植物の葉緑素は太陽光を受ければ電子を放出(光反応)とこの電子は周辺で伝達して連鎖的化学反応を起こしながら還元エネルギーを生産する. 日の光がない夜には昼に再生したエネルギーを利用して二酸化炭素を炭水化物で還元(アムバンウング)する.

植物の光合性活動のように太陽を利用してエネルギーを得る技術開発はその間高い潜在性にもかかわらず進捗がのろかった. 朴教授チームがナノ素材などを利用して效率的な人工光合性システムを開発したことはこの分野の技術水準を一次元引き上げたという評価を受けている.

まず朴教授チームは自然界の光合性システムを模倣するために光反応の葉緑素代わりにナノ大きさの光感応素材(光に応じる素材)を活用した. 光感応素材を利用して可視光線領域の光エネルギーから化学的還元エネルギーを高效率で再生してこれを酸化還元生体触媒による合成反応に連結して最終的にメタノールのような化学燃料を生産することができるようになった. すなわち人工光合性で光エネルギーにある化合物を生体触媒反応で実生活に使われることができる化学燃料と医薬品など高付加価値精密化学物質を生産することができるようになったのだ. 人類が直面している地球温暖化と化石燃料枯渇問題を解消することができる研究という点でその波及効果が大きいようだ.

朴教授が開発したナノ素材基盤人工光合性技術を利用すれば無限なエネルギー源である太陽光を使って化学燃料と精密化学製品を生産することができる. 研究財団は朴教授成果と関連, 化学燃料と高付加価値化学製品の生産に対する基礎を提供すると清浄エネルギーと緑化学公正分野で活用されることと判断されると説明した.

朴教授チームの研究が材料工学技術と生物化学工学技術を成功的に融合・切り継ぎして遂行されたという点も注目する書き入れ時だ. 今度研究成果は国内の研究水準を進めてこれからナノ・バイオ融合分野で国家科学技術競争力向上に寄与することで期待される. 同時に国家新しい成長動力のひとつの新素材・ナノ・バイオ融合分野の未来競争力確保にも大きい寄与をすることと予想される.

朴教授は人工光合性は融合研究の代表的事例で材料工学・化学・生物学・化学工学・機械工学・鉱物里学・エネルギー工学・ナノ科学・酵素工学など多様な学問分野を統合・組み合わせるという点で重要だと言った.

朴教授はナノ素材を利用した人工光合性技術開発外にも他の自然界現象を模倣した多数の機能性ナノ素材開発研究成果たちを国際著名学術誌たちに発表して来た. 朴教授は去る 2008年以後最近までオドベンスドモティリオルスなど材料分野最高ジャーナルたちに 48便宜論文を発表した. また朴教授チームが開発した人工光合性技術は韓国科学技術団体総連合会で選定した 2010年大韓民国 10台科学技術ニュースに選定されたりした.

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무제한 에너지를… 한국 과학자 일 냈다태양 에너지, 광합성처럼 무제한 얻어낸다

무제한 에너지를… 한국 과학자 일 냈다 태양 에너지, 광합성처럼 무제한 얻어낸다
[이달의 과학기술자상] 박찬범 KAIST 교수
광감응소재 인공광합성 시스템 개발
고부가 정밀화학물질 생산 기틀 마련
화석연료 고갈 문제 등 해소 길 열려

권대경기자 kwon@sed.co.kr

입력시간 : 2012.02.29 16:42:52 수정시간 : 2012.02.29 17:34:54

지구 온난화의 원인인 이산화탄소를 배출하지 않고 태양을 이용해 무제한으로 에너지를 얻어내는 원천기술이 개발됐다.

박찬범 KAIST 신소재공학과 교수는 자연의 광합성 현상을 모방한 인공광합성 원천기술 개발에 성공한 공로를 인정받아 서울경제신문과 교육과학기술부ㆍ한국연구재단이 공동 주관하는 이달의 과학기술자상 3월 수상자로 29일 선정됐다.

광합성은 식물 등 자연계의 생물체가 태양광을 에너지원으로 물리화학적 반응을 통해 탄수화물과 같은 화학물질을 생산하는 현상을 말한다. 예컨대 식물의 엽록소는 태양광을 받으면 전자를 방출(광반응)하고 이 전자는 주변으로 전달돼 연쇄적 화학반응을 일으키면서 환원에너지를 생산한다. 햇빛이 없는 밤에는 낮에 재생했던 에너지를 이용해 이산화탄소를 탄수화물로 환원(암반응)한다.

식물의 광합성 활동처럼 태양을 이용해 에너지를 얻는 기술 개발은 그동안 높은 잠재성에도 불구하고 진척이 더뎠다. 박 교수팀이 나노 소재 등을 이용해 효율적인 인공광합성 시스템을 개발한 것은 이 분야의 기술 수준을 한 차원 끌어올렸다는 평가를 받고 있다.

우선 박 교수팀은 자연계의 광합성시스템을 모방하기 위해 광반응의 엽록소 대신 나노 크기의 광감응 소재(빛에 반응하는 소재)를 활용했다. 광감응 소재를 이용해 가시광선 영역의 빛 에너지로부터 화학적 환원에너지를 고효율로 재생하고 이를 산화환원 생체촉매에 의한 합성반응에 연결해 최종적으로 메탄올과 같은 화학연료를 생산할 수 있게 됐다. 즉 인공광합성으로 빛 에너지에 있는 화합물을 생체촉매 반응으로 실생활에 쓰일 수 있는 화학연료와 의약품 등 고부가가치 정밀화학물질을 생산할 수 있게 된 것이다. 인류가 직면하고 있는 지구 온난화와 화석연료 고갈 문제를 해소할 수 있는 연구라는 점에서 그 파급효과가 클 것으로 보인다.

박 교수가 개발한 나노 소재 기반 인공광합성기술을 이용하면 무한한 에너지원인 태양광을 사용해 화학연료와 정밀화학제품을 생산할 수 있다. 연구재단은 박 교수 성과와 관련, "화학연료와 고부가가치 화학제품의 생산에 대한 기틀을 제공할 것"이라며 "청정에너지와 녹색화학공정 분야에서 활용될 것으로 판단된다"고 설명했다.

박 교수팀의 연구가 재료공학기술과 생물화학공학기술을 성공적으로 융합ㆍ접목해 수행됐다는 점도 주목할 대목이다. 이번 연구성과는 국내의 연구수준을 향상시켜 앞으로 나노ㆍ바이오 융합 분야에서 국가 과학기술 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다. 아울러 국가신성장동력의 하나인 신소재ㆍ나노ㆍ바이오 융합 분야의 미래경쟁력 확보에도 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

박 교수는 "인공광합성은 융합연구의 대표적 사례로 재료공학ㆍ화학ㆍ생물학ㆍ화학공학ㆍ기계공학ㆍ광물리학ㆍ에너지공학ㆍ나노과학ㆍ효소공학 등 다양한 학문 분야를 통합ㆍ접목시킨다는 점에서 중요하다"고 말했다.

박 교수는 나노 소재를 이용한 인공광합성 기술개발 외에도 다른 자연계 현상을 모방한 다수의 기능성 나노 소재 개발 연구성과들을 국제저명학술지들에 발표해왔다. 박 교수는 지난 2008년 이후 최근까지 어드밴스드 머티리얼스 등 재료 분야 최고 저널들에 48편의 논문을 발표했다. 또 박 교수팀이 개발한 인공광합성기술은 한국과학기술단체총연합회에서 선정한 2010년 대한민국 10대 과학기술뉴스에 선정되기도 했다.

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