kist에서 인공광합성 기술을 개발하고 있는 것으로 알고 있습니다. 인공광합성의 생성물로 폼산과 일산화탄소가 나오는 걸로 알고 있습니다. 폼산은 산화되면 독성이 있는 폼알데하이드가 되고 일산화탄소는 반응성이 매우 커서 중독이 일어날 수 있습니다. 현재 기술로 이러한 부작용을 충분히 막을 수 있나요? 막을 수 있다면 어떻게 막는 건가요?

남민호 KIST 뇌과학연구소 선임연구원 하버드대에서 국제학술지 ‘뉴런(Neuron)’과 ‘네이터(Nature)’에 발표한 논문 가운데 한의 치료의 과학적 원리를 밝힌 연구들이 있다. 침 치료가 전신의 염증을 제어하는 기전을 신경회로와 세포 수준에서 규명한 것이다. 연구진은 무릎 아래 족삼리(足三里)로 불리는 부위의 경혈(經穴·acupoint)을 자극했을 때 신호전달을 매개하는 특정 감각신경세포를 발견했고, 이로부터 시작해 좌골신경·미주신경·부신으로 이어지는 항염증 신경회로를 규명했다. 이는 한의학의 치료 효과를 과학적으로 밝힌 사례이고 신경과학적으로도 의미 있는 발견이다. 다양한 신경 조절 기술이 의료기술로 활용될 수 있는 과학적 토대를 제공했다는 평가도 나왔다. 한의학은 과학을 발전시키는 도구로도 효과적이다. 우리가 흔히 알고 있는 한의치료 중 침치료는 물리적으로 말초신경을 자극하는 데 효과적인 의료 기술이다. 이러한 말초신경자극 효과를 증대시키기 위해 한의사들은 침을 맞은 환자가 묵직하거나 당기는 느낌이 들도록 다양한 방법으로 침을 자극해 왔다. 이를 위해 최근에는 금속 재질인 침에 전류를 흘리는 치료가 활용되고 있고, 초음파를 이용해 침의 말초신경 자극 효과를 극대화하는 기술도 개발됐다. 적절한 말초신경자극이 뇌 안의 신경회로를 조절할 수 있다는 연구도 나왔다. 뇌를 직접 자극하는 뇌심부 자극술은 파킨슨병과 같은 특정 뇌질환에서 즉각적인 효과를 보인 치료법이다. 하지만 두개골을 천공(穿孔)하고 뇌에 직접 전극을 삽입해야 하는 부담이 따른다. 말초신경자극으로 뇌 심부의 신경회로를 조절해 뇌질환을 치료할 수 있는 가능성이 열린다면, 안전한 말초신경 자극술로 꼽히는 침 치료가 알츠하이머나 파킨슨병처럼 난치성 뇌질환에 적극적으로 활용될 것으로 기대된다. 한의학은 박제된 의학으로 박물관에 보존되어야 할 전통이 아니라 미래 의학의 한 부분으로 자리매김할 학문이다. 과학에 기반한 한의 임상 효과의 이해는 생명과학과 현대의학에 영감을 제공해 긍정적 상호작용을 시작하는 씨앗이 될 것이다. 출처: 조선일보(링크)

이병철 KIST 바이오닉스연구센터 책임연구원 세계 최초 ‘USB-C 타입 아이폰’이 2021년 이베이 경매에서 8만6001달러(1억여 원)에 최종 낙찰됐다. 1000달러 정도 하는 스마트폰이 100배 가까이 높은 가격에 팔려 세상을 떠들썩하게 했는데, 유럽에서는 올해 6월에 공식적으로 제조사에 상관없이 2024년까지 유럽 내 모든 신규 휴대 기기의 충전 단자를 ‘USB-C’ 타입으로 통일하는 방안에 합의했다. 유럽에서는 충전기가 하나로 통일되면 한 해 발생하는 전자 폐기물 1만1000t을 줄이고, 2억5000만유로(약 3400억원)를 절감할 수 있을 것으로 보고 있다. 유럽의 결정에 사용자들 관심은 애플이 어떤 공식 반응을 내놓을지로 향했다. 중요한 쟁점은 과연 큰 팬덤을 확보한 공룡 기업 애플이 자체 충전 단자로 큰 수익을 얻었는데 이를 포기하고 유럽의 규제를 따를 것인가였다. 월스트리트저널이 최근 개최한 테크 라이브 행사에서 그 해답을 확인할 수 있다. 그레그 조쉬악 애플 월드와이드 마케팅 담당 부사장은 “애플은 유럽연합(EU) 규정 준수를 위해 아이폰의 라이트닝 케이블을 USB-C로 전환할 것”이라고 공식적으로 밝혔다. 일상생활에 전자 기기가 늘어남에 따라 충전 단자를 통일하는 식의 환경 규제를 통해 전자 폐기물을 줄이는 것은 반길 만한 소식이다. 한편으로는 이렇게 강화되는 환경 규제로 여러 산업의 흥망성쇠가 나타나는 사례를 최근 들어 자주 볼 수 있다. 이제는 생명과 관련된 의료 기기도 환경 규제 영향을 받게 되었다. 작년 한 해 우리나라에서 가장 많이 사용한 의료 영상 기기는 초음파 진단기다. 사용 건수가 1600만회에 이른다. 이와 관련된 건강보험 진료비도 한 해 1조5000억원에 이른다. 우리나라가 생산하는 초음파 진단 기기는 의료기 수출 품목 가운데 2위로 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 초음파 의료 기기도 환경 규제 영향을 받을 것으로 예상된다. 초음파 영상은 변환기에 의해 초음파 신호를 전기 신호로 바꿔 영상화한다. 초음파 변환기는 납(Pb)·지르코늄(Zr)·티타늄(Ti) 등으로 구성된 압전(壓電) 소자 물질로 대부분 만들어진다. 이 세 가지 구성 요소 첫글자를 모아 PZT라 부른린다. 이는 1952년 도쿄공업대학에서 개발돼 현재까지 90% 이상의 초음파 변환기에 사용되고 있다. 이렇게 70년간 확고했던 지위를 머지않아 내려놓아야 할 상황이 왔다. 유럽연합의 ‘특정 유해 물질 사용 제한에 관한 규정(ROHS)’에 따라 2023년 7월부터 유럽에서는 더 이상 ‘납’이 함유된 체외 진단 의료 기기 제조를 허용하지 않기로 했기 때문이다. 이러한 규제가 가능하게 된 배경은 납이 함유된 압전 물질 대신에 반도체 제조 공정을 기반으로 한 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 초음파 소자가 개발됐기 때문이다. 미국을 선두로 유럽, 일본에서 2000년대 초반부터 20년 동안 꾸준한 연구와 투자가 이뤄진 결과다. 우리도 한양대학교, 카이스트(KAIST), 한국과학기술연구원(KIST)에서 이를 선도하는 연구를 수행하고 있다. 흥미로운 점은 환경 규제를 통해 대체된 MEMS 초음파 소자가 기존 초음파 변환기로는 구현이 어려운 새로운 분야로 확대 적용되고 있다는 것이다. 예를 들면 피부 표면에 붙일 수 있는 초음파 패치, 뇌 혈류량 측정을 통한 기능성 초음파 뇌영상, 알약 형태로 만든 초음파 내시경, 더 나아가 3차원 영상을 촬영할 수 있는 혈관 내 초음파도 가능하게 된 것이다. 이러한 새로운 형태의 기기는 기존 초음파 진료의 한계를 넘을 가능성을 보여줬다. 일회 용기 사용 제한 등 환경 규제로 인한 직간접 피해는 어쩔 수 없는 현실이다. 이러한 변화의 기회를 과학기술로 잡을 수 있다면 국가적 차원에서뿐 아니라 세계가 추구하는 보편적 인류 발전과 행복에도 이바지할 수 있을 것이다. 출처: 조선일보(링크)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)

- 태양광으로 반도체 생산 공정 등 산업 전반에 활용되는 과산화수소가 펑펑 - 태양광-화학변환효율 1.1%로 세계 최고 기록 달성 과산화수소는 산업 100대 화학물질 중 하나로 반도체 생산 공정에 사용되는 핵심 약품이자 소독, 산화, 펄프 제조 등에 폭넓게 사용되는 중요한 원료이다. 2024년 세계 과산화수소 시장규모는 한화기준 7조원을 돌파할 것으로 예상되고 있다. 하지만 최근 전 세계적인 코로나 방역 조치와 반도체 생산 수요 폭증으로 인해 과산화수소의 안정적 공급이 어려워질 전망이다. 또한 현재 과산화수소를 만드는 방법은 열화학적 공정(안트라퀴논 공정)으로, 높은 온도와 압력에서 값비싼 희귀금속인 팔라듐을 촉매로 사용한다. 이 공정은 에너지 소모가 클 뿐만 아니라 폭발의 위험성과 온실가스 배출 등 다양한 환경 문제를 발생시키는 문제가 있다. 에너지 소모가 낮고 탄소 배출이 적은 방식으로 과산화수소를 생산하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있지만, 생산성과 효율이 턱없이 낮아 상용화 문턱을 넘기 어려운 실정이다. 따라서 기존 열화학적 공정의 문제를 해결할 수 있는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 지난 11월 물자원순환연구단 변지혜, 청정에너지연구센터 이동기 박사팀이 과산화수소를 생산하는데 필요한 고온과 고압의 에너지를 태양광으로 대체하면서도 전례 없이 높은 농도로 과산화수소를 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 열화학적 공정을 광촉매 공정으로 대체하여 탄소 배출 없이 핵심 화학 원료를 생산할 수 있음을 보여준 사례이다. KIST 연구진은 과산화수소를 만드는 기존 열화학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화, 환원 반응을 하며 과산화수소를 생산하는 것에 착안해 광촉매 반응용액을 유기용액으로 설계했다. 그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상되어 과산화수소 생산이 크게 증가됨을 확인하였다. 그뿐만 아니라 연구진은 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수하여 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명하였다. 연구진은 광촉매 소재와 반응 용액을 제어할 때 태양광을 이용하여 단위 시간 및 광촉매 그램 당 53,000ppm 농도(즉 5.3%)의 과산화수소를 생산하는 성과를 달성했다. 이는 과산화수소 생산 산업 기준인 최소 10,000ppm, 즉 1%을 5배 이상 초과 달성하는 성과이다. 이는 기존 광촉매 기술이 수십~수백 ppm 수준의 과산화수소 생산에 그치는 것을 고려할 때 획기적인 성능 수치이다. 이 기술은 광촉매와 광화학의 두 가지 광반응의 시너지 효과로 태양광-화학변환효율(solar-to-chemical conversion efficiency) 1.1%를 달성하여, 기존 광촉매 최고 효율인 0.61%를 깨고 세계 최고 효율을 경신하였다. KIST 변지혜, 이동기 박사는 “이 연구는 태양광을 이용한 저탄소 친환경 기술로도 산업 핵심 연료를 높은 농도와 순도로 만들 수 있음을 보여준 사례”라며 “생산된 과산화수소를 리터 규모로 정제하는 공정도 연계해서 기술의 완성도를 확인하였고, 향후 대용량 실증을 거쳐 기술 상용화되도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 젊은 과학자들 간의 융합 연구를 통해 달성된 원천 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 미래원천국가기반기술개발사업, 우수신진연구사업, 나노및소재기술개발사업, 바이오의료기술개발사업 및 선행융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 39.714, JCR 분야 상위 0.179%) 최신 호에 표지 논문으로 게재되었다. * (논문명) Solar-driven H2O2 production via cooperative auto-and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media -(제 1저자) 한국과학기술연구원 문병철 박사후연구원 -(제 1저자) 한국과학기술연구원 볼로마바이야쿠 학생연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 이동기 선임연구원 -(교신저자) 한국과학기술연구원 변지혜 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 연구성과 표지(출처: Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4853 DOI: 10.1039/D2EE90071H)