이산화탄소 자원화 기술 핵심 '고효율 광촉매' 개발

DGIST 인수일 교수 연구팀, 간단한 환원방식으로 상용화 길 열어

인수일 교수 [DGIST 제공=연합뉴스]

(대구=연합뉴스) 이재혁 기자 = DGIST는 에너지공학전공 인수일 교수 연구팀이 간단한 환원 방식으로 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 이산화티타늄(TiO2) 기반 고효율 광촉매 개발에 성공했다고 23일 밝혔다.

연구 결과는 이산화탄소 저감과 자원화 기술에 응용할 수 있을 것으로 기대한다.

지구온난화 주범인 이산화탄소를 수소, 메탄, 에탄올, 메탄올 등 연료로 전환하는 자원화 연구에는 전환 효율, 광 흡수 효율을 높이고 2차 유해물질 발생을 억제하는 광촉매가 필요하다.

이 때문에 고효율 광촉매 개발 기술은 이산화탄소 자원화 기술 핵심으로 평가받는다.

인 교수 연구팀은 강한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 사용해 저온에서 빠르게 이산화티타늄을 환원하는 합성법을 개발해 광촉매를 만들었다.

수소화붕소나트륨으로 이산화티타늄 표면 산소 원자를 결손시켜 티타늄 산화수를 4가에서 3가로 변환해 밴드갭을 조절함으로써 광 흡수량을 증가시키고 전하를 효율적으로 분리해 전환 효율을 높였다.

연구팀이 개발한 이산화티타늄 기반 광촉매는 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 효율이 12.49%로, 지금까지 발표된 광촉매 가운데 가장 높다.

연구팀은 백금 나노입자를 이용하면 이산화탄소 메탄 전환 효율을 29배 증가한다는 사실도 실험으로 증명했다.

⒜ 연구팀이 개발한 광촉매 색 변화를 나타낸 그림. ⒝ 연구팀이 개발한 광촉매와 기존 광촉매 간 메탄 생성 효율을 비교한 그래프.⒞연구팀이 개발한 광촉매의 에너지 레벨 다이어그램. [DGIST 제공=연합뉴스]

인 교수는 "이번에 개발한 광촉매는 지금까지 보고된 것보다 이산화탄소 메탄 전환 효율이 우수할 뿐 아니라 안정성도 뛰어나다"며 "상용화를 위한 후속 연구로 이산화탄소 저감 및 자원화 기술 발전에 기여하고 싶다"고 말했다.

연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '머티리얼즈 투데이' 11월 20일 자 온라인판에 실렸다.

yij@yna.co.kr

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