- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

- 실시간 분석법 활용 귀금속 사용량 줄인 촉매 개발 - 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 실용화를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석, 이웅희 박사 연구팀이 인공광합성 기술 분야의 실용화에 문제점 중 하나였던 산소 발생 전극의 귀금속 촉매를 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 인공광합성 기술은 식물처럼 물과 햇빛, 이산화탄소를 이용해서 엽록소가 촉매제 역할을 하여 수소와 산소로 변환시키는 과정을 인공적으로 만드는 기술이다. 이 기술은 이산화탄소를 흡수하여 청정에너지 및 부가가치를 갖는 화학 원료를 생산할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 이 기술의 상용화를 위해서는 식물의 엽록소 역할을 하는 촉매제의 효율 향상과 비용 절감이 필요하다. 효과적인 전기화학 촉매들이 연구되었지만, 이 중에서도 이리듐 촉매는 안정적이면서도 성능이 좋아 최고의 산소 발생 촉매로써 널리 알려져 있다. 그러나 이리듐은 매장량과 생산량이 적고 가격이 비싸 최근의 연구들에서는 이리듐 사용량을 감소시키면서도 촉매 성능을 높이기 위한 연구들이 중점적으로 진행되고 있다. 이리듐의 사용량을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법은 값이 저렴한 금속 물질을 사용하여 나노 크기의 이리듐 합금 촉매를 제조하는 것이다. KIST-베를린 공대 공동 연구진은 이리듐 사용량을 줄이기 위해 이리듐-코발트 합금 나노 입자를 제조하여 코어로 활용하고, 이리듐 산화물 껍질을 갖는 코어-쉘 구조의 나노 촉매를 개발했다. KIST 연구진은 이러한 효과적인 촉매를 디자인하기 위해 다양한 실시간 분석법들을 활용하였다. 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 코어-쉘 구조 촉매가 이리듐-산소 사이의 거리가 짧아 높은 성능을 보이는 구조임을 확인하였으며, 전해질에 용해되어 손실되는 촉매의 양이 적어 내구성이 높음을 실시간 유도플라즈마 분석법을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 실제 촉매가 반응하는 과정에서 얻었다는 점에서 의미가 있으며, 향후 다양한 촉매 디자인에 활용될 계획이다. KIST 연구진이 개발한 촉매는 귀금속인 이리듐을 기존 촉매보다 20% 적게 사용하고도 31% 이상 높은 성능을 보였으며, 실제적인 사용 가능성을 확인하기 위해 수돗물을 사용한 장기 테스트에서도 수백 시간 이상 성능을 유지하여 높은 내구성을 보였다. 또한, 개발된 촉매를 실제 이산화탄소 전환 시스템에 적용한 결과 공정에 필요한 에너지가 반 이상 줄어들어, 기존 이리듐 산화물 촉매를 사용했을 때와 같은 전압으로도 화합물을 두 배 이상 만들 수 있었다. 본 연구를 진행한 KIST 오형석 박사는 “이리듐-코발트 합금 코어와 이리듐 산화물 쉘을 갖는 코어-쉘 나노 촉매를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 문제인 산소 발생 반응의 성능과 내구성을 크게 개선할 수 있었다”라며, “본 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.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행되었으며 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Applied Catalysis B-Environmental」 (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Carbon-Supported IrCoOx Nanoparticles as an Efficient and Stable OER Electrocatalyst for Practicable CO2 Electrolysis - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이웅희 박사 - (교신저자) 독일베를린 공대 Peter strasser 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 수돗물 기반 전기화학적 CO2 환원 전해 시스템 및 내구성 평가 결과 환원반응에는 물산화 반응이 가장 널리 사용된다. 본 연구는 OER촉매로 이리듐 산화물을 사용하였으며, 귀금속 사용량을 줄이기 위해 코어-쉘 구조의 나노촉매를 개발. 위 그래프는 수돗물 활용 중성 조건에서 우수한 활성과 장기 안정성 테스트를 진행한 그래프 [그림 2] a 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템, b 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 구조, c,d 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 구동 결과 [그림 3] 방사광 가속기 기반 실시간 X-선 흡수분석법 실험 장치 개발된 촉매의 향상된 OER 활성은 방사광가속기 기반 실시간 X-선 흡수 분석법을 통해 전기화학 반응 중 촉매의 전자 구조를 관찰함으로써 설명할 수 있었으며, 실시간 유도플라즈마 분석을 통해 전극 촉매의 내구성을 정량화 하고 메커니즘을 분석하였다.

이산화탄소에서 아세톤 생산 기술 최초 개발 - 석유화학 대체로 기후변화 대응의 새로운 돌파구 열려 지구온난화의 주 원인인 이산화탄소를 활용하여 기존의 석유화학 제품을 대체할 수 있는 탄소자원화* 원천기술이 개발되었다. * 탄소자원화 : 저급 탄소 원료(이산화탄소 등)를 이용하여 다양한 탄소화합물로 전환하는 고부가화 기술 한국연구재단(이사장 정민근)은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과의 공동연구를 통해 인공 시아노박테리아**를 이용하여 태양광과 이산화탄소에서 아세톤***을 직접 생산할 수 있는 태양광세포공장****을 최초로 개발하였다고 밝혔다. ** 시아노박테리아 : 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 식물보다 빠른 세포성장과 생산할 수 있다. *** 아세톤 : Cumeme 공법에 의해 페놀 생산 공정의 병산물로 발생하며, 아크릴 수지 및 BPA, 용제 등으로 사용된다. **** 태양광세포공장 : 미생물대사공학기술을 이용하여 인위적으로 다양한 화학제품을 대량 생산하는 공장의 개념인 ‘세포공장’에 무한한 태양광에너지를 적용하여 광합성이 가능한 세포공장 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사 연구팀은 미래창조과학부 특화전문대학원 학연협력 지원사업을 지원 받아 고려대 심상준 교수와의 공동연구로 수행한 결과, 인공 시아노박테리아의 미생물을 유전자 재조합 기술 (합성생물학과 대사공학*****)로 이용하여 특정 유전자를 삽입하여 태양광과 이산화탄소가 있는 조건에서 광합성 아세톤을 만드는 생물학적 기술 개발에 성공했다. ***** 합성생물학과 대사공학 : 합성생물학은 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 융합생물공학으로 자연계에 존재하지 않은 생물 구성요소와 시스템을 설계 및 제작하는 분야를 포함하며, 대사공학은 유용 화학제품 및 생물소재의 대량생산을 위해서 세포의 대사과정을 인위적으로 조절하는 학문임. 시아노박테리아는 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 식물보다 빠른 세포성장과 생산을 할 수 있으며, 주위 환경에 따른 세포성장과 생산을 조절할 수 있다. 연구팀은 합성생물학의 기술을 통해 기존 유전자발현시스템을 재설계하고 모듈화된 발현시스템을 구축하였으며, 반응율속단계******를 우회하는 경로를 도입하여 이산화탄소에서 아세톤을 생산할 수 있도록 대사공학기법을 활용하였다. ****** 반응율속단계 : 복잡한 다단계 화학반응 (생화학 및 효소반응 포함)에서 전체 반응속도를 결정하는 가장 느린 반응단계 아세톤은 공업과 화학에서 사용되는 중요한 유기용매 및 화학 중간물질로 석유화학공정에서 이산화탄소 발생과 함께 생산된다. 그러나 이번에 개발된 태양광세포공장(인공 시아노박테리아)은 태양광과 시아노박테리아만으로 아세톤을 생산하면서도 또 다른 이산화탄소 배출이 없어 공기 중의 이산화탄소를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경탄소자원화기술로 활용될 수 있다. ○ 석유화학제품을 친환경 바이오화학제품으로 대체할 경우 석유자원 사용량은 최대 65% 감축이 가능하고, 이산화탄소 발생량도 최대 67% 저감이 가능하다(한국과학기술기획평가원, 석유대체 친환경 바이오화학 산업정책 동향 및 R&D 이슈, 2012년). □ 우한민 박사는“이번 연구결과는 지구 온난화에 영향을 미치고 있는 이산화탄소를 순수하게 줄여 나갈 수 있는 기술로 바이오화학제품, 바이오연료 생산 등 쏠라-바이오리파이너리 기술에 적용될 수 있어 향후 기후변화에 대응하는 새로운 돌파구가 될 것”이라며 연구의 의의를 설명했다. ******* 쏠라-바이오리파이너리(Solar-biorefinery) : 오일리파이너리(Oil refinery)와 대응되는 용어로 태양광-바이오기술을 통하여 다양한 화학제품을 생산할 수 있는 기술 이 연구성과는 식물과학 분야 세계적 학술지 플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal)에 2월 16일 게재되었다. <그림자료> 그림1. 유전공학기술을 이용하여 합성생물학의 모듈화전략을 도입하여 이산화탄소로부터 아세톤을 생산하는 인공 시아노박테리아를 개발하였으며, 대사공학 전략을 추가로 도입하여 시아노박테리아 내 반응율속단계를 극복하는 우수한 인공 시아노박테리아를 개발하였다. 또한 편형광반응기를 이용하여 고농도 이산화탄소로부터 아세톤을 생산하였으며, 자동으로 시아노박테리아 배지로부터 분리가 되는 반응공정을 동시에 제시하였다.

이산화탄소에서 아세톤 생산 기술 최초 개발 - 석유화학 대체로 기후변화 대응의 새로운 돌파구 열려 지구온난화의 주 원인인 이산화탄소를 활용하여 기존의 석유화학 제품을 대체할 수 있는 탄소자원화* 원천기술이 개발되었다. * 탄소자원화 : 저급 탄소 원료(이산화탄소 등)를 이용하여 다양한 탄소화합물로 전환하는 고부가화 기술 한국연구재단(이사장 정민근)은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과의 공동연구를 통해 인공 시아노박테리아**를 이용하여 태양광과 이산화탄소에서 아세톤***을 직접 생산할 수 있는 태양광세포공장****을 최초로 개발하였다고 밝혔다. ** 시아노박테리아 : 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 식물보다 빠른 세포성장과 생산할 수 있다. *** 아세톤 : Cumeme 공법에 의해 페놀 생산 공정의 병산물로 발생하며, 아크릴 수지 및 BPA, 용제 등으로 사용된다. **** 태양광세포공장 : 미생물대사공학기술을 이용하여 인위적으로 다양한 화학제품을 대량 생산하는 공장의 개념인 ‘세포공장’에 무한한 태양광에너지를 적용하여 광합성이 가능한 세포공장 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사 연구팀은 미래창조과학부 특화전문대학원 학연협력 지원사업을 지원 받아 고려대 심상준 교수와의 공동연구로 수행한 결과, 인공 시아노박테리아의 미생물을 유전자 재조합 기술 (합성생물학과 대사공학*****)로 이용하여 특정 유전자를 삽입하여 태양광과 이산화탄소가 있는 조건에서 광합성 아세톤을 만드는 생물학적 기술 개발에 성공했다. ***** 합성생물학과 대사공학 : 합성생물학은 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 융합생물공학으로 자연계에 존재하지 않은 생물 구성요소와 시스템을 설계 및 제작하는 분야를 포함하며, 대사공학은 유용 화학제품 및 생물소재의 대량생산을 위해서 세포의 대사과정을 인위적으로 조절하는 학문임. 시아노박테리아는 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 식물보다 빠른 세포성장과 생산을 할 수 있으며, 주위 환경에 따른 세포성장과 생산을 조절할 수 있다. 연구팀은 합성생물학의 기술을 통해 기존 유전자발현시스템을 재설계하고 모듈화된 발현시스템을 구축하였으며, 반응율속단계******를 우회하는 경로를 도입하여 이산화탄소에서 아세톤을 생산할 수 있도록 대사공학기법을 활용하였다. ****** 반응율속단계 : 복잡한 다단계 화학반응 (생화학 및 효소반응 포함)에서 전체 반응속도를 결정하는 가장 느린 반응단계 아세톤은 공업과 화학에서 사용되는 중요한 유기용매 및 화학 중간물질로 석유화학공정에서 이산화탄소 발생과 함께 생산된다. 그러나 이번에 개발된 태양광세포공장(인공 시아노박테리아)은 태양광과 시아노박테리아만으로 아세톤을 생산하면서도 또 다른 이산화탄소 배출이 없어 공기 중의 이산화탄소를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경탄소자원화기술로 활용될 수 있다. ○ 석유화학제품을 친환경 바이오화학제품으로 대체할 경우 석유자원 사용량은 최대 65% 감축이 가능하고, 이산화탄소 발생량도 최대 67% 저감이 가능하다(한국과학기술기획평가원, 석유대체 친환경 바이오화학 산업정책 동향 및 R&D 이슈, 2012년). □ 우한민 박사는“이번 연구결과는 지구 온난화에 영향을 미치고 있는 이산화탄소를 순수하게 줄여 나갈 수 있는 기술로 바이오화학제품, 바이오연료 생산 등 쏠라-바이오리파이너리 기술에 적용될 수 있어 향후 기후변화에 대응하는 새로운 돌파구가 될 것”이라며 연구의 의의를 설명했다. ******* 쏠라-바이오리파이너리(Solar-biorefinery) : 오일리파이너리(Oil refinery)와 대응되는 용어로 태양광-바이오기술을 통하여 다양한 화학제품을 생산할 수 있는 기술 이 연구성과는 식물과학 분야 세계적 학술지 플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal)에 2월 16일 게재되었다. <그림자료> 그림1. 유전공학기술을 이용하여 합성생물학의 모듈화전략을 도입하여 이산화탄소로부터 아세톤을 생산하는 인공 시아노박테리아를 개발하였으며, 대사공학 전략을 추가로 도입하여 시아노박테리아 내 반응율속단계를 극복하는 우수한 인공 시아노박테리아를 개발하였다. 또한 편형광반응기를 이용하여 고농도 이산화탄소로부터 아세톤을 생산하였으며, 자동으로 시아노박테리아 배지로부터 분리가 되는 반응공정을 동시에 제시하였다.