국내 대학 연구팀이 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 고효율 광촉매를 개발했다. 이산화탄소 자원화 및 저감 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 손상혁)은 유종성 에너지시스템공학전공 교수, 인수일 교수 공동연구팀이 기존의 광촉매 표면을 처리해 이산화탄소의 메탄 전환 효율을 3배 향상시킨 광촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.
이산화탄소는 지구온난화의 주범이다. 세계 각국에서는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 이산화탄소를 활용해 수소나 메탄, 에탄올, 메탄올 등 화학연료로 전환하는 이산화탄소 자원화 연구가 한창이다.
이산화탄소 자원화 과정에서는 이산화탄소를 화학연료로 전환할 때 2차 유해물질이 발생하지 않도록 도움을 주는 고효율 광촉매가 필수다. 고효율 광촉매 개발은 이산화탄소 자원화 기술의 핵심이다.
연구팀은 간단한 마그네슘 열환원 방식을 적용했다. 타이타니아 표면의 산소 원자를 결손시킨 산소 결함 타이타니아를 합성, 이산화탄소를 메탄으로 전환할 수 있는 고효율 광촉매를 개발했다.
연구팀이 개발한 광촉매는 마그네슘과 수소 기체의 강력한 환원력을 이용, 타이타니아 표면의 산소 원자를 결손시켜서 타이타니아 밴드갭을 조절한 것이 특징이다.
이런 밴드갭 조절을 통해 광 흡수량을 증가시키고 전하를 효율 분리, 기존의 광촉매보다 이산화탄소의 메탄 전환율이 3배 높다는 사실을 증명했다.
또 마그네슘 열환원 방식으로 개발한 환원된 타이타니아 광촉매가 기존의 타이타니아보다 이산화탄소 메탄 전환 효율이 우수하다는 사실을 밝혀냈다.
연구팀은 이번에 개발한 고효율 광촉매 기술의 상용화를 위해 대량 생산을 가능하게 하는 연구와 반복된 전환에도 효율이 유지될 수 있는 광촉매 개발에 주력할 계획이다.
인수일 교수는 “간단한 방식인 마그네슘 열환원 방식을 통해 기존 광촉매의 효율을 개선한 것이 이번 연구의 핵심”이라면서 “이산화탄소의 탄화수소 전환 메커니즘을 이해, 이산화탄소 자원화 및 저감 기술에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
