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바이오매스와 가시광을 이용하는 수소 제조와 연료전지에 응용

전문가 제언: ○ 과학기술의 발전으로 일상생활이 지지되고 있으나 온실효과 가스나 환경오염물질 등에 의한 지구환경의 악화, 대량 산업 폐기물 처리 및 석유, 석탄 등의 화석에너지 고갈 등의 중대한 문제가 대두된다. 이들 문제는 차세대를 위해 시급히 해결되어야 하며 지구환경을 보전하고 차세대를 위한 새로운 에너지가 개척되어야 한다.

○ 환경과 에너지 문제를 해결하는 중요한 에너지원의 하나로 산업 폐기물이나 목재 폐기물 등의 다당류를 중심으로 하는 미이용 자원이 있다. 특히 목재 폐기물에 포함된 셀룰로오스, 식품 폐기물에 포함된 전분 등은 당질계 바이오매스로서 그 에너지 이용이 요망된다. 바이오매스는 연소하면 에너지를 얻을 수 있으나 연소에 수반하여 이산화탄소가 발생하므로 꼭 바람직한 방법이라고 말할 수는 없다.

○ 각종 당질계 바이오매스를 원료로 하고 클로로필을 광증감제, 효소나 금속촉매를 이용하는 생물공학적인 광수소 생산 반응계와 이를 이용하는 광 구동형 바이오매스 연료전지가 개발되고 있다. 이들 반응은 효소 등의 촉매를 이용하여 당류를 가수분해하고 태양광 에너지를 구동력으로 하여 수소를 획득할 수 있으며 수소 생산계를 전극반응에 이용하여 바이오매스와 광에너지에서 직접 전기에너지를 얻을 수 있다. 이들 반응계는 어느 것이나 부생성물로 이산화탄소 등의 온실가스를 발생하지 않고 있어 환경 문제와 에너지 문제를 동시에 충족하는 유망한 기술로서 기대가 되고 있다.

○ 장래는 화석연료를 사용하는 에너지 획득 방법에서 아직 이용되지 않고 있는 자원이나 수소를 이용하는 에너지 공급 시스템으로 에너지 변환이 이루어질 것으로 예상된다. 본고는 가시광 에너지를 이용하는 인공 광합성계와 다당류를 원료로 하는 광바이오매스 유래의 수소 생산 기술과 광바이오매스 연료전지에 대한 최근의 발전 내용을 소개한 것으로 이 분야 연구에 좋은 자료를 제공할 것으로 믿는다.

저자: Yutaka Amao
자료유형: 학술정보