태양광으로 이산화탄소→합성연료 전환…고효율 촉매 개발

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국내 연구진이 태양광을 이용해 이산화탄소를 합성 연료로 전환하는 기술을 개발했다.

손호진 고려대 교수팀은 고효율 태양광 포집기술을 적용해 이산화탄소 전환용 광촉매를 개발했다고 14일 밝혔다.

태양광 에너지 중 발전에 사용되지 않던 적색 빛까지 이용해 이산화탄소를 합성연료로 전환한다.

포피린 염료 기반 하이브리드 촉매를 통한 고효율 장수명 이산화탄소 환원
<포피린 염료 기반 하이브리드 촉매를 통한 고효율 장수명 이산화탄소 환원>

이산화탄소는 지구온난화 주범으로 지목된다. 구조적으로 안정돼 다른 물질로 쉽게 전환되지 않는다. 현재 기술은 고가의 전기·열 에너지를 투입해 이산화탄소를 분해하는 수준이다. 인공광합성도 촉매 효율이 낮고 전환 반응이 불안정한 한계가 있다.

연구팀은 포피린 염료를 활용했다. 포피린은 식물 엽록소에서 발견되는 화합물로, 광합성 때 빛을 포집하는 클로로필과 유사하다.

이전 인공광합성 연구에서도 광 촉매 시스템에 활용됐지만, 낮은 광 안정성이 문제였다. 반응 초기 전체 광 촉매 효율이 급격히 저하됐다. 태양광에 장시간 노출되면 쉽게 분해됐다.

연구팀은 포피린에 산화물반도체를 결합해 광 안정성을 개선했다. 포피린만으로 구성된 광 촉매보다 전환 효율이 10~20배 향상됐다. 4일 이상 연속 공정에도 촉매 반응이 지속됐다.

포피린은 가시광선 중 파장이 길고 에너지가 낮은 적색 빛도 잘 흡수한다. 태양광 발전에서 버려지던 빛으로 광 에너지를 포집할 수 있다.

연구팀은 이산화탄소를 일산화탄소 중간물질로 전환하는 데 성공했다.

손호진 고려대 교수
<손호진 고려대 교수>

손호진 교수는 “개발된 광 촉매는 대용량 이산화탄소 전환에 적용 가능하다”면서 “기후변화 대응 환경산업 발전에 기여할 것”이라고 기대했다.

연구 결과는 국제학술지 'ACS 카탈리시스'에 실렸다. 교육부·한국연구재단 대학중점연구소지원사업·이공학개인기초연구지원사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 기후변화대응기술개발사업으로 수행됐다.

송준영기자 songjy@etnews.com