일본 연구진이 배터리 없이 햇빛으로 연료를 만드는 차세대 인공 광합성 기술을 개발했다.

오사카 공립대학 연구팀은 전해조 자체에 자가 조절 기능을 넣어 외부 제어 장치 없이 안정적으로 태양 연료를 생산하는 시스템을 개발했다고 10일(현지시간) 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 'EES 솔라'(EES Solar)에 게재됐다.

인공 광합성은 햇빛을 이용해 물과 이산화탄소를 포름산과 같은 유용한 연료로 전환하는 기술이다.

기존 인공 광합성 시스템은 변화하는 햇빛 조건에서 에너지 변환 효율을 극대화하기 위해 '최대 전력점 추종'(MPPT) 제어 방식을 사용한다. 하지만 이는 배터리나 추가 전자 장치에 의존해 시스템 전체의 비용과 복잡성을 높이는 단점이 있었다.

연구팀은 배터리 대신 특수 고체 전해질을 통합한 새로운 전해조를 개발해 이 문제를 해결했다. 이 전해조는 외부 장치 없이 스스로 최대 전력점 추종 기능을 수행한다.

새로운 시스템은 햇빛이 강해져 전해조가 가열되면 전기 저항이 떨어져 전기가 더 원활하게 흐르도록 설계됐다. 이 원리를 통해 시스템이 날씨 변화에 맞춰 스스로 전기적 동작을 조절하며 연료 생산을 안정적으로 유지할 수 있다.

실제로 연구팀이 개발한 장치는 빛의 강도가 수시로 변하는 실제 햇빛 아래서도 물과 이산화탄소로부터 포름산을 꾸준히 생산하는 데 성공했다.

이 기술은 '2025 오사카·간사이 엑스포'에서 소형 디오라마에 전력을 공급하는 시연에 성공하며 실용화 가능성을 입증했다. 연구팀은 향후 가정 내 다양한 기기를 충전하는 데 이 기술이 사용될 수 있을 것으로 기대했다.