일본 소화(昭和)쉘석유는 대기중의 CO2를 직접 태양광에너지를 활용해 에틸렌 등으로 변환하는 인공광합성기술을 개발했다. 식물의 광합성능력과 거의 같은 수준이다.

소화쉘석유는 물과 이산화탄소로부터 태양광에너지만으로 탄화수소의 메탄과 에틸렌의 합성에 성공했다고 지난 6일 발표했다.

CO2를 줄이는 동시에 에틸렌 등의 유용물질을 생성하는 것은 인공광합성기술의 발전과도 연결된다.

탄화수소에 태양광에너지 변환 효율은 0.71%로 자연계의 식물 광합성과 같은 수준이라고 밝혔다.

동사는 연료전지 등에 사용하는 ‘가스확산전극’을 사용해 기체중의 CO2를 상온상압에서 직접 반응시키는데 성공했다.

기존 인공광합성기술에는 CO2를 일단 물로 용해한 상태에서 변환하는 방법을 취해 왔는데, 이 경우 원료가 되는 CO2의 소량밖에 물에 용해되지 않아 변환에는 어려움이 있었다.

이번 개발은 CO2가 반응하는 전극에는 촉매를 통해 자체 개발한 가스확산전극을 활용해 태양광에는 반도체 광촉매와 CIS박막태양전자와의 적층구조를 이용한 전극을 사용했다.

상온상압에서 유사태양광을 투사한 결과 메탄은 태양광에너지변환 효율 0.61%, 에틸렌은 0.1%로 합성하는데 성공하면서 총 탄화수소의 태양광에너지 변환 효율은 0.71%였다.

실제 식물이 광합성 과정에서 물과 공기중의 CO2로부터 녹말 등 탄수화물을 생성하는 변환효율은 일반적으로 0.1~2.5% 정도였다.

따라서 동사는 “자연계의 식물광합성과 같은 수준”으로 평가했으며, “태양광 에너지만으로 탄화수소 등의 유용한 물질을 생성가능하게 한 세계 최초” 기술이라고 설명했다.

이번에 이용한 기체의 CO2를 이용할 수 있는 가스확산전극을 활용한 인공광합성 연구에 박차를 가해 2040년까지 CO2로부터 고효율의 탄화수소나 알콜 등의 유용물질을 제조하는 기술을 구축할 방침이라고 밝혔다.