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[읽을거리] Nocera Group - Artificial Leaf

권성훈lFebruary 20, 2013l Hit 816


이번 학회에서 개인적으로 가장 훌륭한 발표는 하버드의 Nocera교수님의 인공나뭇잎에 대한 키노트 발표였다. 결국 기술적으로 중요한 사항은 물을 수소와 산소로 분해시키는 촉매를 귀금속을 쓰지 않고 개발한 것에 대한 내용이다. 어떻게 보면 매우 국한된 주제를 가지고 여러가지 관점에서 훌륭한 발표를 하셨다. 총 45분 발표중에 15분이나 “왜 이 연구를 하는가?” 에 대한 인트로덕션에 할애를 하였다. 그중 첨부한 그래프과 같이 일반적인 상용기계들의 무게와 가격에 대한 매우 재미있는 관찰을 하여, 기존의 에너지원은 모두 비싸다는 것과 맥도날드햄버거 가격의 인공나뭇잎 에너지 원을 만들겠다는 동기를 잘 부각시켰다.

 

이 발표가 인상 깊은 이유는 발표자체가 하나의 이야기와 같이, 중요한 결정을 해야 하는 연구의 각 단계단계에서 현상에 대한 깊은 이론적인 이해와 모델링을 통해서 결정하는 과정을 하나의 논리적인 스토리로 엮어낸 점이다. 이런 분들의 연구에 대한 내용을 들을 수 있다는 것은 행운이다. 겸손해지는 시간이다. 바쁜 일정에 뉴질랜드까지 왔지만 이런 발표를 듣고 생각할 수 있는 기회를 가지는 것만으로도 충분히 시간이 아깝지 않다.

 

논리의 흐름은 다음과 같다. 광합성의 각 단계단계에서 열역학적으로 가장 큰 에너지의 변화가 있는 부분이 수소이온을 수소로 만드는 과정이다. >> 인공광합성에서도 결국 이 과정을 효율적으로 해내야 진정한 에너지저장을 이룰 수 있다. >> 이 과정은 외형적으로 물을 수소와 산소로 분해하는 것인데, 보통은 귀금속촉매를 이용한다.>> 맥도날드 햄버거 가격의 인공 나뭇잎을 만들려면 싼 금속을 이용하여 이 과정을 구현해야 하는데, Co와 같이 싼 금속촉매들은 물의 분해과정에서 산소에 의한 변형으로 효율이 낮아진다. >> 따라서 중요한 것은 변형된 싼 금속촉매를 다시 복구하는 Self-healing catalyst를 만드는 것이다. ? 이렇게 자기치료가 가능한 촉매를 최적화과정을 통해서 만들고 보니 나뭇잎에 있는 촉매를 두개 겹쳐놓은 모양이더라! >> 이렇게 만든 전자와 홀에 대한 두가지 촉매를 기존 태양전지의 전자수집면과 홀수집면에 각각 코팅을 하여 인공나뭇잎을 만듬.

 

연구 자체가 멋지기도 하지만, 연구의 각 단계에서 항상 큰 그림을 보고 간다는 점이 돋보인다. 현재 태양전지가격구조에서 실리콘물질이 차지하는 부분이 겨우 3%라는 점과 실제 배선을 위한 패터닝에 상당부분의 가격이 소요된다는 점으로 배선 없는 인공나뭇잎구조를 만드는 것의 중요성을 강조하는 것도 잊지 않았다. 결국 우리가 하는 연구의 가치는 사용될 때 알 수 있는 것이다. 이러한 사항을 위해 항상 같은 문제에 대한 기존의 솔루션들과 여러 관점에서 비교하는 것을 잊지 말자.

 

우리 나뭇잎 연구를 하는 학생들이나 모두들 Nocera그룹을 둘러보길 바란다. 일년에 몇편씩 사이언스 네이쳐에 논문이 나오고, 교수님께서도 자주 과학프로그램에 나오시는 매우 활발한 그룹이다.

 

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar2003013

http://nocera.harvard.edu/Home

 

 

연구나 인생이나 항상 why가 중요하다. 지도교수님께서 이런 아이디어로 연구해보자 했을 때 여러분들은 반드시 스스로가 동기부여가 될 만큼 due diligence를 하는 것이 중요하다. 열가지 아이디어 중에 하나만 진짜 솔루션이 된다면 정말 훌륭한 연구자라고 생각한다. 내 전문분야에 대해 내가 낸 아이디어들에 대한 나의 타율이 30%정도로 꽤 높다고 생각한다. 그래야30%다! 일단 여러분들이 연구를 시작하면 여러분들 인생의 황금기를 최소 일이년은 투자를 해야한다. 지도교수님 제안했기 때문에 큰 그림과 연구의 가치에 대한 깊은 동감과 이해없이 투자하기엔 여러분들의 리스크가 크다. 열심히 찾아보고, 공부하고, 의논하고, 상하구분없이 학문적으로 도전하라. 연구를 시작할 때 why에 대한 신중한 고찰을 하여 천천히 시작하되, 일단 시작한 연구는 만들어 내겠다는 굳은 신념을 갖고 불도져 같이 밀고 나가는 것이 중요하다. 모든 좋은 논문이 실제 문제에 대한 솔루션은 아니지만, 연구자 본인이 실제 문제에 대한 솔루션이란 확신이 있을 때, 좋은 논문이 되지 않긴 역시 쉽지 않다.


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