KAIST, CO₂ 99% 순수연료로 바꾸는 광촉매 개발

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KAIST(총장 신성철)가 태양광으로 이산화탄소(CO₂)를 99%의 순수한 메탄 연료로 바꾸는 광나노촉매 기술을 개발했다. 극심한 온난화 문제와 에너지 문제를 동시에 해결하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

KAIST는 송현준 화학과 교수팀이 아연 및 구리 금속산화물을 섞는 방식으로 태양광으로 CO₂를 메탄 변환 효율을 극대화한 광나노촉매를 개발했다고 9일 밝혔다.

태양광으로 이산화탄소를 순수 메탄으로 변환시키는 기술 개발에 성공한 KAIST 연구진. 왼쪽부터 송현준 화학과 교수, 김진모 박사과정, 임찬규 박사과정.
<태양광으로 이산화탄소를 순수 메탄으로 변환시키는 기술 개발에 성공한 KAIST 연구진. 왼쪽부터 송현준 화학과 교수, 김진모 박사과정, 임찬규 박사과정.>

태양광을 이용한 직접 연료 변환 기술은 기후 온난화와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술이다. 다만 CO₂를 매우 안정된 분자구조를 형성하고 있어 다른 분자로 변환하는 것이 쉽지 않다. 변환을 위해서는 효율이 뛰어난 촉매가 필요하다.

연구팀은 아연산화물에 구리산화물을 더하는 방식으로 반응성을 높였다. 아연산화물 나노입자를 합성한 뒤, 여기에 구리산화물 단결정을 성장시켰다. 이같은 구조는 일정하면서도 표면적이 넓어 기존 촉매보다 월등히 뛰어난 성능을 보였다. 반응시간은 10배 이상 길었다. 실험에서는 탄산 수용액에서 99%의 순수한 메탄을 얻는데 성공했다.

광나노촉매를 이용한 수용액에서의 이산화탄소 변환 반응 개념도
<광나노촉매를 이용한 수용액에서의 이산화탄소 변환 반응 개념도>

송현준 교수는 “태양광을 이용해 CO₂를 직접 변환하는 기술은 상용화에 많은 시간이 걸리지만 이번 연구를 통해 효율 향상 및 원리 연구의 기반이 마련됐다”면서 “이를 다양한 광촉매에 접목시키면 촉매 특성을 극대화할 수 있을 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com