DGIST, 이산화탄소를 연료로 전환하는 새로운 광촉매 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 대구경북과학기술원(DGIST)이 이산화탄소를 메탄이나 에탄같은 탄화수소계 연료로 전환하기 위한 새로운 광촉매 기술을 개발했다.

DGIST 에너지공학전공 인수일 교수팀은 이산화티타늄 촉매 위해 구리-백금 합금을 조촉매로 덧붙인 새로운 형태의 광촉매를 설계, 순간 최고 전환효율이 세계적인 수준인 3.3%를 기록했다고 26일 발표했다.

개발된 광촉매는 전자 전달 효율이 좋은 백금 위에 이산화탄소가 잘 흡착되는 구리가 결합된 합금을 주촉매인 이산화티타늄 위에 올린 구조다. 빛에 의해 생성된 전자가 백금을 통해 구리 입자로 전달되면 대기 중 이산화탄소가 구리 입자 표면에 흡착돼 표면에 있던 전자와 반응해 메탄과 에탄 가스를 만들어 낸다.

인수일 교수는 “기존 광촉매의 경우 광전환 효율이 1%에 미치지 못했으며 메탄 생성 능력이 낮아 상용화를 기대하기 어려웠다. 구리-백금 조촉매를 이용한 광촉매는 전환 효율이 높고, 합성 공정이 비교적 간단해 향후 상용화에 매우 유리하다”며 “더 높은 전환효율을 보이는 후속 연구를 진행해 상용화를 앞당기겠다”고 밝혔다.

이산화탄소를 저감하기 위한 전지구적인 노력에도 불구하고 지난 11일 하와이 마우나로아 관측소에서 측정된 대기 중 이산화탄소 농도는 415.26ppm으로 역대 최고치를 기록했다.

이산화탄소의 배출을 줄이고, 모아서 저장하는 기술에서 더 나아가 이산화탄소를 유용한 자원으로 전환하기 위한 연구는 지구 온난화 문제와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다.

태양빛을 에너지로 삼아 물과 이산화탄소를 다른 연료로 전환하기 위한 연구들이 전세계적으로 다양한 방법으로 실험되고 관련 논문들도 하루가 멀다하고 발표되고 있다. 학계는 광전환효율이 10%선에 도달하면 이른바 '인공 광합성' 상용화시대가 열리고 이산화탄소 문제해결의 전환점이 될 것으로 예측하고 있다.

한편 이번 연구 결과는 에너지&인바이러멘털 사이언스(Energy & Environmental Science) 온라인판에 게재됐다.