지구온난화 주범 이산화탄소를 쓸모있는 메탄연료로 바꿔요

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지구온난화와 기후변화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 쓸모 있는 메탄연료로 바꿔주는 광촉매 기술을 국내연구진이 개발했다.

송현준 교수, 김진모 박사과정, 임찬규 박사과정
카이스트 제공

카이스트 화학과 송현준 교수와 목포대 남기민 교수 공동연구팀은 탄산수에 포함된 이산화탄소를 태양광을 이용해 99% 순도의 메탄연료로 변환시키는 금속산화물 광나노촉매를 개발하는데 성공했다.

이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 7일자에 실렸다.

태양광은 차세대 에너지 원으로 주목받고 있지만 날씨의 영향을 많이 받는다는 단점이 있다. 이 때문에 많은 과학자들이 태양광 에너지를 메탄이나 바이오 연료 등 화학에너지로 직접 변환해 저장이나 이용측면에서 용이하게 만드는 연구를 진행 중에 있다.

특히 태양광으로 이산화탄소를 쓸모있는 연료로 변환시키는 기술이 주목받고 있는데 이산화탄소는 매우 안정적인 물질이기 때문에 변환이 쉽지 않다.

연구팀은 선크림에 주로 쓰이는 아연산화물 나노입자를 합성한 뒤 표면에 구리산화물을 단결정으로 성장시켜 콜로이드 형태의 아연-구리산화물 혼성 나노구조체를 만들었다.

광나노촉매를 이용한 수용액에서의 이산화탄소 변환 반응 개념도
카이스트 제공

구리산화물은 빛을 받으면 높은 에너지를 가진 전자를 만들어 탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 메탄으로 손쉽게 바꿔주는 역할을 한다. 아연산화물도 빛을 받으면 전자를 만들어 구리산화물로 전달해주기 때문에 나뭇잎에서 일어나는 광합성현상과 유사한 원리로 반응시간을 오래 유지할 수도 있다는 장점이 있다.

일반적으로 수용액에서 반응실험을 할 경우 이산화탄소에서 99%의 순수한 메탄을 얻을 수 있다.

송현준 교수는 “태양광을 이용한 이산화탄소의 직접 변환 반응의 상용화에는 많은 시간이 필요하지만 이번 연구에서처럼 나노 수준의 촉매 구조의 정밀한 조절은 광촉매 반응의 효율과 시간을 단축시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자