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이산화탄소, 빛으로 더 잘 분해한다

2015년 11월 18일 18:00

이미지 확대하기고효율·장수명 광촉매 기술을 개발한 손호진 고려대 교수(가운데) 팀. 원동일 연구원(왼쪽, 박사과정), 이종수 연구원(오른쪽, 석사과정) - 손호진 고려대 교수 제공

고효율·장수명 광촉매 기술을 개발한 손호진 고려대 교수(가운데)와 원동일 연구원(왼쪽, 박사과정), 이종수 연구원(오른쪽, 석사과정). - 고려대 제공

 

지구온난화의 주범인 이산화탄소를 유용한 자원으로 바꿀 때 필요한 새로운 광촉매 기술을 국내 연구진이 개발했다.

 

손호진 고려대 소재화학과 교수팀은 효율이 높이면서 수명도 긴 광촉매를 개발했다고 18일 밝혔다.

 

광촉매는 이산화탄소를 재사용이 가능한 연료나 화학원료로 활용도가 높은 일산화탄소로 재생하는 ‘인공광합성’에 들어가는 핵심 기술로 꼽힌다. 인공광합성은 친환경 에너지 생산과 온실가스 저감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있다는 점에서 주목 받고 있다.

 

지금까지 개발된 광촉매는 전환 효율이 1% 미만으로 매우 낮고 빛에 의해 내부 성분이 변질돼 수명이 10시간 정도로 짧다는 한계가 있었다.

 

연구팀은 유기물질로 구성된 광집광체, 금속산화물 반도체, 이산화탄소 환원촉매 등 세 가지 성분을 화학적으로 흡착시켜 나노 수준의 다기능 광촉매를 만드는 데 처음으로 성공했다. 광집광체는 가시광선 영역의 빛을 모으고, 금속산화물 반도체는 빛을 받아 에너지가 높아진 전자를 포집해 환원촉매로 전달하는 역할을 한다. 환원 촉매는 전자를 이용해 이산화탄소를 일산화탄소로 바꾸는 데 쓰인다.

 

연구팀은 세 가지 성분이 섞이지 않으면서도 안정적으로 유지되도록 해 기존 광촉매보다 수명을 3배 넘게 늘릴 수 있었다. 또 각 성분 사이에 에너지 준위를 조절해 전자가 광집광체에서 반도체, 환원촉매 순으로 원활하게 이동하도록 만들었다. 이로 인해 이산화탄소-일산화탄소 전환 효율도 기본 촉매보다 10배 이상 끌어올렸다.

 

손 교수는 “이번에 개발한 광촉매를 통해 이산화탄소를 친환경적으로 분해해 일산화탄소로 바꿈으로써 경제적 이익을 얻을 수 있으며 지구온난화에도 적극적으로 대처할 수 있다”고 말했다.

 

연구 성과는 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 10월 18일 자에 게재됐다.

 

 


염재윤 기자

dsjy@donga.com

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