SDG 7. 클린 에너지 목록 - 아주지속가능발전센터

AJOU SDGs
Goal 7. 클린 에너지

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SDG 7. 클린 에너지 게시판
	안영환 교수팀, 차세대 태양전지 물질 이용 새로운 양자 에너지준위 구현		226
	2020년 9월 15일, 우리 학교 안영환 교수 연구팀이 차세대 태양전지에 널리 활용되고 있는 물질에서 새로운 양자 에너지 준위를 구현해냈다. 안영환 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과, 사진) 연구팀의 이번 연구 성과는 <나노 레터스 (Nano Letters), IF 12.344> 9월호에 게재됐다. 논문의 제목은 ‘Phonon-Polaritons in Lead Halide Perovskite Film Hybridized with THz Metamaterials(페로브스카이트-메타물질 하이브리드 구조의 테라헤르츠파 포논-폴래리톤 발생)’이다. 이번 연구에는 우리 학교 물리학과 하나영 교수, 박지용 교수, 이순일 교수와 UNIST 김대식 교수가 참여했다. 우리 학교 물리학과 대학원 박사과정의 김환식 학생은 제1저자로 참여했다. 연구팀은 페로브스카이트 박막과 투명 망토 제작에 활용되는 메타물질을 결합한 하이브리드 소자를 제작하고, 적외선과 마이크로파 사이에 존재하는 테라헤르츠파(THz) 영역의 광 특성을 관측했다. 실험에는 차세대 고효율 태양전지로 각광받고 있는 납 할라이드(laed halide) 계열의 페로브스카이트 소재가 활용되었다. 이에 페로브스카이트 물질의 진동 모드가 메타구조에 집속된 전자기파와 강하게 반응, 포논-폴래리톤(phonon-polariton)이라고 부르는 새로운 에너지 준위(energy level)를 구현하였다. 에너지 준위는 원자와 분자가 가지는 에너지의 값으로, 전자가 에너지를 흡수하거나 방출하면서 가지는 에너지 수준을 말한다. 연구팀은 새로이 발견한 에너지 준위가 여러 조건에 따라 가변성을 보인다는 사실을 밝혀냈다. 그 중 가장 큰 영향을 미치는 조건은 무엇보다 페로브스카이트 박막의 결정성으로 나타났다. 연구팀은 나노 결정의 성장 차원(1차원, 2차원, 3차원)에 따라 포논-폴래리톤의 에너지 준위 동역학이 달라진다는 사실을 최초로 발견했다. 또 시간에 따라 성장하는 나노결정과 빛의 상호작용을 기술하는 새 모델을 도입하는 데 성공했다. 안영환 교수는 “이번 연구 성과가 차세대 태양전지 박막의 결정성 평가 및 태양전지 효율 최적화에 활용될 수 있을 것”이라며 “페로브스카이트-메타물질 하이브리드 구조에 대한 후속 연구를 통해 차세대 양자광학 광원으로 활용도 가능할 전망”이라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 한국에너지기술평가원 에너지인력양성사업의 지원으로 수행됐다.
	최권영 교수팀, 특정 효소 기반 친환경 바이오 기술 개발		140
	2020년 1월 16일, 우리 학교 최권영 교수 연구팀이 특정 효소를 이용해 친환경 바이오 공정에 활용될 수 있는 바이오 생산 기술을 개발했다. 최권영 교수(환경안전공학과, 사진 왼쪽) 연구팀은 시토크롬 P450(CYP)이라는 특정 효소에 대한 친환경 바이오 및 염료 생산 기술을 개발했다고 밝혔다. 관련 연구는 ‘Cytochrome P450 수산화 효소를 이용한 지속 가능한 바이오 자원의 생촉매 전환 기술(Whole-cell biocatalysis using cytochrome P450 monooxygenases for biotransformation of sustainable bioresources(fatty acids, fatty alkanes, and aromatic amino acids))’이라는 논문으로 1월8일자 <바이오 테크놀로지 어드밴스드(Biotechnology Advances), 논문인용지수 (IF)=12.831>에 게재됐다. 논문의 제1저자로 우리 학교 박현아(환경공학과 박사과정, 사진 오른쪽) 학생이 참여했다. 이 논문은 생물학연구정보센터(BRIC)가 발표하는 ‘한국을 빛내는 사람들’ 논문으로 선정되기도 했다. 최권영 교수 연구팀은 산화 반응을 통해 독소배출(detoxification)에 관여하는 CYP 라는 효소를 이용해 지방산, 아미노산과 같은 바이오 매스로부터 폴리에스터나 폴리아마이드 같은 고분자 바이오를 생산하는 연구를 진행하고 있다. CYP(cytochrome P450 monooxygenases)는 산소와 NAD(P)H로 부터 전자를 공급받아 기질의 산화 반응을 매개하는 효소로 산업적 응용 가치가 높다. 이번 논문에서 연구팀은 CYP 효소를 이용, 다양한 바이오 매스 자원을 활용하여 현재 상용화된 고분자 단량체를 친환경 공정으로 개발할 수 있다는 점에 주목했다. 이 과정에서 CYP 효소를 생촉매로 활용할 경우 효소 공학 및 대사 공학을 이용한 다양한 공학적 엔지니어링을 통해 산업적으로 가격 경쟁력을 갖춘 친환경 공정에 적용할 수 있다는 점을 강조하였다. CYP는 친환경 바이오 공정에서 최근 주목받고 있는 효소로 여러 가지 화학물질과의 합성을 통해 고분자 바이오 생산 기술에 활용될 수 있다. 하지만 산업적으로 경쟁력이 있는 바이오 화학 제품의 실용화 단계까지 이르기에는 ▲NAD(P)H 재활용 ▲전자 전달 단백질(redox protein)의 공급 ▲heme 전구체 투입의 경제성 문제 등이 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이번 논문을 통해 현재 바이오 화학 산업에서의 CYP 효소 생촉매 전환 공정 수준을 분석하고, 앞으로 극복해야 하는 다양한 공학적 난제들에 대해 설명했다. 최권영 교수 연구팀은 CYP 효소를 이용해 생분해 고분자를 생산하는 방안을 연구, 환경 관련 현안으로 떠오른 플라스틱 쓰레기 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 관련된 복수의 연구 논문이 섬유 공학 분야 최상위 저널 에 게재되기도 했다.
	친환경 수소 생산기반 기술개발		171
	2019년 12월 30일, 서형탁 교수 연구팀이 태양광을 이용한 친환경 수소 생산에 활용될 수 있는 기반 기술 개발에 성공해 청정 에너지 및 에너지의 효율적인 기술 정책 개발에 기여함. 이 기술의 핵심은 태양광이 반도체 광전극에 입사할 때 생성된 전하를 이용해 물을 분해하는 것임. 연구팀은 앞으로 태양광 에너지만을 이용한 자가 전력 물분해 수소 생산의 실용화기술 개발을 위해 연구를 이어갈 계획임
	SDG 7. 클린 에너지		141

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