[파이낸셜뉴스] 연구개발특구진흥재단이 카이스트홀딩스와 함께 탄소중립 실현을 위한 인공광합성 기술로 기후테크 사업화를 본격 추진한다. 특구재단은 21일 카이스트홀딩스가 출자한 제1호 연구소기업 '㈜인공광합성연구소'의 등록을 완료했다. 특구재단과 카이스트홀딩스는 ㈜인공광합성연구소 설립을 위해 지금까지 기술 실용화를 위한 시장 및 사업화 분석 기반의 기업 초기 비즈니스모델 개발 및 추후 실증을 위한 파트너링 연계 등을 지원해 왔다. 이를 통해 향후 인공광합성 분야의 기초·요소기술 사업화를 위한 전문플랫폼을 구축에 노력한다는 계획이다. ㈜인공광합성연구소는 인공광합성 기술을 활용해 2050년 탄소중립 달성과 인류 난제인 기후위기 해결이라는 목표를 담아 설립됐다. 한국과학기술원(KAIST)이 보유하고 있는 인공광합성 관련 특허기술과 하나은행의 ESG 자본을 결합해 설립된 자본금 45억9000만원의 초대형 합작투자형 연구소기업이다. 지난 2022년 2월, KAIST는 하나금융그룹과 기후변화 문제 해결 등을 목표로 하는 업무협약을 체결했다. 이를 통해 하나은행에서 인공광합성 사업화를 위해 총 100억원의 금액을 지원한다고 밝힌 바 있다. 특구재단 강병삼 이사장은 "이번 ㈜인공광합성연구소의 설립은 특구의 우수한 공공기술을 활용하여 다가오는 기후변화에 대응하기 위해 기술사업화를 연계한 의미있는 성과"라며, "앞으로도 민관협력을 바탕으로 기업의 성공적 실증사업화 위해 최선을 다하겠다"고 말했다. 한편, ㈜인공광합성연구소의 사업화 대상기술인 '인공광합성' 기술은 식물의 광합성 원리를 모방하는 기술이다. 태양에너지를 원천으로 대기 중의 이산화탄소를 포집한 뒤 여러 유용한 물질로 업사이클링하는 기술을 의미하며 온실가스 문제를 해결할 중요한 대안으로 주목받고 있다. 또한, ㈜인공광합성연구소는 중장기적으로 탄소중립을 위한 게임 체인저 기술 개발을 위해 태양광 에너지를 활용·전환하는 분야와 이산화탄소를 포집·저장(CCUS)해 수소 등의 유용물질로 변환하는 분야의 관련 기술을 융합하는 연구를 수행할 계획이다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

하나금융과 카이스트(KAIST)가 미래 친환경기술 개발을 위해 손을 잡았다. 즉, 하나금융이 카이스트에 200억원을 지원해 '2050 탄소중립'을 위한 인공광합성 연구에 나서는 것이다. 24일 하나금융은 카이스트와 △기후변화 문제 해결 △저탄소 에너지경제로의 전환 △신재생에너지 확대 등을 목표로 하는 'ESG 미래전략' 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 이에따라 두 기관은 ESG 신기술 개발 및 가치 창출을 목표로 글로벌 탄소중립 정책 기여 등 진정성 있는 산학협력을 추진할 계획이다. 특히 궁극적인 탄소중립 기술을 연구하기 위해 탄소(Carbon)를 포집(Capture), 활용(Utilization), 저장(Storage)하는 CCUS 기술의 일환인 인공광합성 분야에 대한 적극적인 협력을 할 예정이다. 이를 위해 하나금융그룹은 다양한 학술활동 및 그룹의 ESG경영 실천을 위해 100억원을 지원하고, 미래 부가가치 창출을 통한 사회적기여 및 사회발전을 위한 마중물로 인공광합성 연구소 공동 설립에 100억원을 지원키로 했다. 인공광합성은 식물의 엽록소가 햇빛을 이용해 이산화탄소와 물을 영양분인 포도당으로 바꾸는 광합성 작용을 흉내 낸 기술이다. 인공광합성에서는 광촉매, 태양전지 등을 활용해 광합성과 동일한 과정을 거치나 최종적으로 포도당이 아닌 수소, 메탄올 같은 연로나 일산화탄소 등 산업원료를 최종적으로 생산한다. 김정태 하나금융그룹 회장은 "탄소중립이 국제사회 화두가 되고 있는 가운데 탄소를 활용할 수 있는 미래 기술 상용화가 시급한 상황"이라며 "이번 협약은 미래기술 상용화와 기후변화 문제를 해결할 게임체인저가 될 것으로 믿는다"고 말했다. pride@fnnews.com 이병철 기자

[파이낸셜뉴스]  하나금융과 카이스트(KAIST)가 미래 친환경기술 개발을 위해 손을 잡았다. 즉, 하나금융이 카이스트에 200억원을 지원해 '2050 탄소중립'을 위한 인공광합성 연구에 나서는 것이다.   24일 하나금융은 카이스트와 △기후변화 문제 해결 △저탄소 에너지경제로의 전환 △신재생에너지 확대 등을 목표로 하는 'ESG 미래전략' 업무협약을 체결했다고 밝혔다.  이에따라 두 기관은 ESG 신기술 개발 및 가치 창출을 목표로 글로벌 탄소중립 정책 기여 등 진정성 있는 산학협력을 추진할 계획이다.  특히 궁극적인 탄소중립 기술을 연구하기 위해 탄소(Carbon)를 포집(Capture), 활용(Utilization), 저장(Storage)하는 CCUS 기술의 일환인 인공광합성 분야에 대한 적극적인 협력을 할 예정이다.  이를 위해 하나금융그룹은 다양한 학술활동 및 그룹의 ESG경영 실천을 위해 100억원을 지원하고, 미래 부가가치 창출을 통한 사회적기여 및 사회발전을 위한 마중물로 인공광합성 연구소 공동 설립에 100억원을 지원키로 했다.  탄소 포집·저장 기술인 CCS는 현재 전 세계적으로 대규모 상업용 설비가 운영 중이나 탄소 포집·활용 기술인 CCU는 시장이 형성되지 않은 신산업 분야다. 인공광합성은 식물의 엽록소가 햇빛을 이용해 이산화탄소와 물을 영양분인 포도당으로 바꾸는 광합성 작용을 흉내 낸 기술이다. 인공광합성에서는 광촉매, 태양전지 등을 활용해 광합성과 동일한 과정을 거치나 최종적으로 포도당이 아닌 수소, 메탄올 같은 연로나 일산화탄소 등 산업원료를 최종적으로 생산한다. 예를 들어 태양광 발전을 활용해 인공광합성을 거치면 우선 태양광 발전을 통해 전기를 생산한다.  그 후 생산된 전기로 물을 분해해 수소와 산소를 생성하고 수소와 대기 중 이산화탄소를 결합시켜 고부가가치 화합물을 생산하게 된다.  김정태 하나금융그룹 회장은 "최근 탄소중립이 국제사회 화두가 되고 있는 가운데 탄소를 활용할 수 있는 미래 기술 상용화가 시급한 상황"이라며 "이번 하나금융그룹과 카이스트의 업무협약은 탄소중립을 위한 미래기술 상용화와 기후변화 문제를 해결할 수 있는 게임체인저가 될 것으로 믿는다"고 말했다.  이광형 KAIST 총장은 "ESG 경영에 대한 하나금융그룹의 실천 의지와 미래사회를 바라보는 KAIST의 비전과 기술이 만나 기후 위기와 탄소중립이라는 인류의 난제를 성공적으로 풀어나갈 시너지를 발휘할 것으로 기대한다" 며 "이번 협력을 통해 유망산업 육성 및 저탄소산업 생태계 조성 등 다양한 부가가치 창출하는 모범적 선례를 남길 수 있길 바란다"라고 강조했다. pride@fnnews.com 이병철 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 이산화탄소를 고부가가치 화합물 원료인 일산화탄소로 바꾸는 인공광합성 기술을 향상시켰다. 연구진은 고효율 인공광합성 기술로 제철소와 석유화학 공장 등에서 발생하는 이산화탄소를 일산화탄소로 전환해 온실가스를 저감할 수 있다고 설명했다. 또한 석유화학 공정에서 생산되는 기초 화합물들을 '탄소중립'이 실현된 인공광합성 방법을 통해 생산할 수 있을 것이라고 전망했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 청정에너지연구센터 오형석 박사팀이 실리콘 태양전지를 결합한 넓은 면적의 인공광합성 시스템을 만들어냈다고 29일 밝혔다. 오형석 박사는 "상용 실리콘 태양전지로 실제 야외 환경에서 햇빛으로 직접 작동하는 진정한 의미의 인공광합성 시스템을 구축했다"고 말했다. 인공광합성 기술은 자연 광합성을 모방해 식물처럼 햇빛을 받아 이산화탄소를 에틸렌, 메탄올, 에탄올 등과 같은 고부가가치 화합물로 전환하는 기술이다. 오형석 박사팀은 경희대 유재수 교수팀과 인공광합성에 사용하는 나노미터 크기의 가지 모양 텅스텐-은 촉매 전극을 개발했다. 이 전극을 120㎠ 넓이의 태양전지에 연결해 실험한 결과, 기존 은 촉매보다 일산화탄소 생산 효율이 60% 이상 향상됐으며, 100시간 이상 안정적으로 작동했다. 연구진은 실험실이 아닌 실제 실외 환경에서 햇빛만으로 이산화탄소를 일산화탄소로 고효율로 전환하는 데 성공했다. 연구진이 개발한 시스템은 지금까지 개발된 실리콘 태양전지 기반의 인공광합성 시스템 중 가장 높은 수준인 12.1%의 전환효율을 보였다. 또한 가지형의 텅스텐-은 촉매를 전자현미경과 실시간 분석법을 통해 살펴봤다. 이 촉매의 성능과 내구성이 개선된 원인은 촉매의 3차원 구조와 가지 모양의 결정구조 덕분에 높은 효율을 보였다. 하지만, 경제성 및 기술적 한계로 인해 실험실 수준의 연구에만 머물러 있었고, 태양전지 연구와 이산화탄소 전환 연구로 분리해 각각 진행돼 왔다. 진정한 의미의 인공광합성을 실현하기 위한 연구는 작은 면적으로 실험실 조건에서만 진행됐을 뿐이었다. 한편, 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 '어플라이드 카탈리시스 비 인바이론먼털(Applied Catalysis B: Environmental)'에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 시금치 추출물을 이용한 식물 광합성 전지를 개발해 소형 전자계산기를 작동시켰다. 광합성 전지는 전기 에너지로 이용이 가능하게 만든 에너지 수확 장치로 빛과 물만 있으면 광합성을 통해 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구는 식물체 안에서 탄수화물 합성을 위한 에너지원으로 쓰이는 광합성 전자를 전기에너지원으로 활용할 수 있는 실마리를 보여준 것이다. 한국연구재단은 연세대 류원형·황성주 교수와 홍현욱 박사후 연구원, 호주 뉴캐슬대 이장미 박사후 연구원이 광합성 전지를 개발했다고 19일 밝혔다. 이 식물 광합성 전지는 음극 기준 1㎠의 면적에서 광합성이 진행될 때 개방회로전압 약 420㎷, 최대 단락 전류 8.84㎂, 최대전력 0.74㎼로 측정됐다. 연구진은 2개 전지를 병렬연결해 전류를 증가시켰고, 이를 4개 직렬연결해 전압을 증가시켜 소형계산기를 작동시켰다. 류원형 교수는 "시금치에서 뽑아낸 틸라코이드는 매년 여름 문제가 되는 녹조현상의 주범인 녹조류에서 추출할 수 있어 환경문제를 해결하고, 녹조류를 자원으로 이용하는데 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 먼저 합성된 층상구조의 나트륨 루테늄 산화물을 벗겨내 단일층의 루테늄 산화물 나노시트를 만든 뒤 금 전극 표면에 코팅했다. 다음으로 분쇄한 시금치 잎을 원심분리로 정제해 틸라코이드를 추출했다. 추출한 틸라코이드를 전극 위에 일정한 양으로 발라 광합성 전지를 완성했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 12일 게재됐다. 한편, 류 교수는 "광합성 전지를 실용화하기 위해서는 값비싼 귀금속 '루테늄'을 대체할 물질을 찾고, 광합성 복합체인 틸라코이드의 안정성을 더 향상시켜야 한다"고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 광 나노입자를 박테리아에 붙여 인공광합성 시스템을 만들었다. 이 기술은 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소와 일산화탄소를 고부가가치 바이오 화학물질로 바꿀 수 있다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 조병관 교수팀이 햇빛과 이산화탄소만으로도 아세트산을 만들 수 있는 인공광합성 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다. 연구진은 빛을 받으면 전자를 내놓는 카드뮴 황화물 나노입자를 박테리아 표면에 부착했다. 이렇게 하면 박테리아가 빛을 에너지원으로 활용해 탄소 1개로 구성된 이산화탄소나 일산화탄소 같은 가스(C1)를 다양한 바이오 화학물질로 바꾼다. 즉 연구진이 개발한 기술은 친환경 C1 가스 리파이너리 기술로 정부가 선언한 2050 탄소중립 실현을 위한 다양한 응용 가능성을 제시한 것이다. 아세토젠 박테리아는 우드-융달 대사회로를 통해 C1 가스를 아세트산으로 전환할 수 있다. 이에 C1 가스로부터 바이오 화학물질 생산을 위한 바이오 촉매로 활용 가능성이 커 탄소 포집 및 활용 기술로 많은 주목을 받고 있다. 아세토젠은 C1 가스 대사를 위한 환원 에너지를 당이나 수소를 분해해 얻는다. 조병관 교수는 "광 나노입자를 사용하면 C1 가스 고정과정에서 사용되는 당 또는 수소 대신 빛에너지를 사용해 기존 인공광합성 시스템의 한계를 극복할 수 있다"고 말했다. 연구진은 구조와 크기가 균일하고 우수한 광전도효과를 나타내는 고효율 광 나노입자를 화학적 방법으로 합성했다. 합성으로 만든 광 나노입자를 산업적으로 활용 가능한 아세토젠 중 하나인 '클로스트리디움 오토에타노게놈'의 표면에 부착시켰다. 조 교수는 "고효율 광 나노입자를 사용해 인공광합성 효율을 증대시킬 수 있고, 광 나노입자로부터 생성된 전자를 효율적으로 수용할 수 있는 인공미생물 개발연구에 실마리를 제공했다"고 의의를 설명했다. 이번 연구는 국제 학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 지난 2월 23일 온라인판에 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

내 연구진이 인공광합성을 이용해 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 기술을 업그레이드했다. 연구진은 기존 기술보다 적은 에너지를 사용하면서도 100배 이상 많은 일산화탄소를 얻었다고 설명했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 국가기반기술연구본부 청정에너지연구센터의 오형석·이웅희 박사 연구팀이 인공광합성에 필요한 산호 모양의 은 촉매를 개발했다고 6월 30일 밝혔다. 또한 이산화탄소환원 시스템의 전극을 실험실 규모를 벗어나 실용화될 수 있도록 50㎠ 대면적화에 성공했다. 인공광합성 시스템은 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 고부가가치를 갖고 있는 화학물질로 전환하는 기술이다. 이 기술을 가지고 일산화탄소를 만든다. 일산화탄소는 고온에서 환원제로 사용될 수 있어 화학, 금속 및 전자산업에 활용되고 있다. 기존 이산화탄소 전환 연구는 액체 상태에서 주로 진행돼왔다. 하지만 이산화탄소가 물에 잘 녹지 않아 투입 에너지 대비 충분한 효율을 얻지 못했다. 연구진은 나노 크기의 산호 모양 은 촉매를 이용해 기체 상태인 이산화탄소에서 높은 효율로 일산화탄소를 얻을 수 있었다. 실험 결과 연구진은 산호 모양 은 나노 전극 촉매가 높은 표면적과 다공성 구조를 갖고 있어 높은 물질 전달 능력을 확인했다. 오형석 박사는 "이번 촉매 전극 개발을 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 성능을 크게 향상시키고 앞으로의 연구 방향을 제시했다"고 연구 성과의 의미를 설명했다. 이번 연구 결과는 베를린공과대학과 공동 연구를 통해 얻었으며 에너지환경 분야 국제저널인 '나노 에너지' 최신호에 게재됐다. 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인공광합성을 이용해 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 기술을 업그레이드했다. 연구진은 기존 기술보다 적은 에너지를 사용하면서도 100배 이상 많은 일산화탄소를 얻었다고 설명했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 국가기반기술연구본부 청정에너지연구센터의 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성에 필요한 산호모양의 은 촉매를 개발했다고 6월 30일 밝혔다. 또한, 이산화탄소환원 시스템의 전극을 실험실 규모를 벗어나 실용화될 수 있도록 50㎠ 대면적화에 성공했다. 인공광합성 시스템은 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 고부가가치를 갖고 있는 화학 물질로 전환하는 기술이다. 이 기술을 가지고 일산화탄소를 만든다. 일산화탄소는 고온에서 환원제로 사용될 수 있어 화학, 금속 및 전자산업에 활용되고 있다. 기존 이산화탄소 전환 연구는 액체 상태에서 주로 진행돼 왔다. 하지만 이산화탄소가 물에 잘 녹지않아 투입 에너지 대비 충분한 효율을 얻지 못했다. 연구진은 나노크기의 산호모양 은 촉매를 이용해 기체상태인 이산화탄소에서 높은 효율로 일산화탄소를 얻을 수 있었다. 실험결과 연구진은 산호모양 은 나노 전극 촉매가 높은 표면적과 다공성 구조를 갖고 있어 높은 물질 전달 능력을 확인했다. 오형석 박사는 "이번 촉매 전극 개발을 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 성능을 크게 향상시키고 앞으로의 연구 방향을 제시했다"고 연구성과의 의미를 설명했다. 연구진은 앞으로 실용화를 위해 내구성과 성능을 더 향상시키며 경제성을 높이는 연구가 필요하다고 설명했다. 이번 연구결과는 베를린공과대학과 공동 연구를 통해 얻었으며 에너지 환경 분야 국제 저널인 '나노 에너지' 최신호에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인공광합성 기술에 필요한 귀금속 촉매를 적게 쓰는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 베를린 공대 연구진과 공동으로 이리듐과 코발트를 이용한 나노 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다. KIST 연구진에 따르면 개발한 촉매가 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였다. 또 실제 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 216시간 이상 성능을 유지해 높은 내구성을 보였다. 그결과 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄었다. 즉 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있는 셈이다. 공동연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조해 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 만들었다. KIST 오형석 박사는 "이 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다"고 설명했다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용해 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용했다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조로 확인됐다. 또 전해질에 용해돼 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인했다. 이 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. 오형석 박사는 "이 연구를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 실용화에 크게 기여할 수 있음은 물론 수소를 생산하는 수전해 시스템 및 다양한 전해 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 식물 광합성에 필요한 기공(氣孔)의 발달 원리 중 세포 조절 메커니즘을 밝혀냈다. 이 연구 성과는 향후 인류의 식량난 해결을 위한 농작물 생산성 증가에 기여할 것으로 기대된다. 대구경북과학기술원(DGIST)은 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 IBS 식물노화수명연구단 김윤주 박사 연구팀이 식물 기공을 형성하는 공변세포 발달 조절에서 제어 RNA의 역할과 원리를 규명했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 공변세포의 각 발달 단계마다 제어 RNA를 분리할 수 있는 분자유전학적 시스템을 고안했다. 공변세포 계보의 제어 RNA들이 발달 단계에 따라 역동적으로 나타나는 것을 밝혀냈다. 또 공변세포 제어 RNA의 표적 유전자들을 예측해 공변세포 발달 및 기능의 유전자 네트워크도 확립했다. 특히 공변세포 제어 RNA를 억제 또는 과도하게 활성화시키면 기공의 발달과 분포에 결함이 있음을 밝혀냈다. 이를 통해 발굴된 제어 RNA들의 표적 유전자와 기능을 지속적으로 연구해 새로운 기공 발달 조절 메커니즘을 밝힐 수 있는 단서도 찾았다. 식물은 잎 표면에 뚫린 미세한 구멍인 기공을 통해 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수하고, 부산물인 수분과 산소를 배출하며 성장한다. 또한 환경의 변화에 따라 기공의 수와 분포를 조절해 효율적 광합성과 최적의 성장을 이룬다. 식물의 잎과 줄기 등 표피의 공변세포는 한 쌍이 마주 붙어 기공을 이루는데, 공변세포의 팽압 조절을 통해 기공의 개폐 작용이 이뤄진다. 또한 공변세포는 자가 재생하는 특화된 줄기세포에서 증식, 분화하는 과정을 거쳐 성숙한 공변세포로 발달한다. 따라서 공변세포의 발달은 식물의 생장에 필수적인 기공 발달에 큰 영향을 미치게 된다. DGIST 곽준명 교수는 "이번 연구는 공변세포 제어 RNA를 대량 발굴함과 동시에, 제어 RNA가 지금까지 알려지지 않은 메커니즘으로 공변세포의 분화와 발달에 기여한다는 것을 최초로 규명한 것"이라며, "본 연구결과가 농작물 생산 증가에 새로운 접근 방법을 제공할 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 국제학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS)에 2일자 온라인 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자