광합성과 태양전지의 효율 비교 및 개량 가능성

전문가 제언

○ 태양전지와 광합성의 에너지전환 효율을 비교하는 것은 흥미로운 일이다. 그러나 태양전지의 생성물은 전류이지만, 광합성의 생성물은 탄소 화합물로서, 전자는 에너지전환만 수행하는 반면에 후자는 에너지전환 및 저장을 동시에 수행한다. 따라서 두 프로세스의 직접적 효율비교가 불가능하기 때문에 본고에서는 태양전지로 물을 전기분해하는 프로세스의 효율과 광합성의 효율을 비교하는 방법을 취하였다.

○ 실리콘 태양전지의 현재 순간효율 ~18%, 연간 평균 태양광 이용률, 전해장치의 효율을 감안하여 계산한 실리콘 태양전지의 효율은 ~10~11%인 반면에, 자연 광합성의 연간 평균효율은 1% 미만이다. 미생물반응기를 이용한 조류의 배양으로 효율을 5~7%까지 높일 수 있지만, 근본적으로 두 프로세스의 효율은 비교가 되지 않을 정도로 차이가 크다.

○ 그러나 광합성은 대기 중의 CO2 고정과 에너지저장이라는 태양전지가 따라올 수 없는 기능들을 가지고 있다. 따라서 유전자 조작, 에너지전환 효율이 높은 조류의 개발, 탄수화물을 거치지 않는 수소의 직접 생산 등의 방법에 의해 광합성의 효율을 높일 경우 경제성을 높일 수 있는 가능성이 충분하다.

○ 국내의 광합성 연구는 주로 대학과 연구기관을 중심으로 하여 이루어지고 있다. 2009년에 서강대학교에 여러 대학의 연구자들이 참여하는 한국인공광합성연구센터(KCAP)가 설립되었다. 서울대에서는 나노사이즈의 광촉매를 이용한 인공광합성에 의해 수소를 직접 생산하는 연구를 수행하였고, KAIST에서는 염료감응 태양전지를 이용하여 NADP+를 NADPH로 환원시키고 그것을 이용하여 정밀 화학물질을 합성하는 연구를 수행하였다.

○ 국내의 태양광발전 사업은 현재 약 200여 업체가 참여하고 있을 정도로 활발하지만, 협소한 국내시장 때문에 수출에 크게 의존하고 있다. 그러나 구미의 열강 및 싼 가격을 무기로 급성장하고 있는 중국과 경쟁하기 위해서는 기존 소재의 에너지전환 효율 향상, 신소재의 개발 등 원천기술 확보에 더 큰 노력을 기울여야 할 것이다.

저자

Robert E. Blankenship, David M. Tiede, James Barber,3 Gary W. Brudvig, Graham Fleming, Maria Ghirardi, M. R. Gunner, Wolfgang Junge, David M. Kramer, Anastasios Melis, Thomas A. Moore, Christopher C. Moser, Daniel G. Nocera, Arthur J. Nozik, Donald R. Ort, William W. Parson, Roger C. Prince, Richard T. Sayre

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

332

잡지명

SCIENCE

과학기술
표준분류

재료

페이지

805~809

분석자

심*주

분석물

• 광합성과 태양전지의 효율 비교 및 개량 가능성.pdf [243,747 byte]

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