포피린 염료가 광촉매 시스템에서 안정적으로 구동하도록 한 연구 설명도. 사진=한국연구재단, 연합


[에너지경제신문 전지성 기자] 국내 연구진이 태양광을 활용해 기후변화의 주범인 이산화탄소를 다른 물질로 전환 시키는 기술을 개발했다.

14일 연합뉴스에 따르면 한국연구재단은 손호진 고려대 신소재화학과 교수 연구팀이 태양광 에너지 중 적색 빛을 이용해 이산화탄소를 합성연료로 전환할 수 있는 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

이산화탄소는 지구온난화를 일으키는 가장 큰 원인으로 지목된다. 학계에선 환경문제를 극복하고자 이산화탄소를 연료로 재생하는 연구를 다양하게 진행하고 있다.

그러나 이산화탄소는 구조적으로 매우 안정한 상태여서 다른 물질로 쉽게 전환되지 않는다. 현재로서는 비싼 전기·열에너지를 투입해 이산화탄소를 분해하는 정도다. 인공광합성을 통한 전환은 촉매효율이 낮고 반응이 안정적이지 못하다는 한계도 있다.

손호진 교수 연구팀은 고효율 태양광 포집 기술을 적용해 이산화탄소 전환용 광촉매를 구현했다. 이 기술에는 식물이 광합성 할 때 빛을 포집하는 클로로필과 유사한 포피린 염료가 활용됐다.

식물 엽록소에서 발견되는 화합물 포피린은 태양광에 오랜 시간 노출되면 쉽게 분해된다. 연구팀은 여기에 산화물 반도체를 결합해 광 안정성을 획기적으로 개선했다.

포피린만으로 구성된 광촉매보다 전환효율이 10∼20배 좋아지고, 나흘 이상 장기 연속 공정에서도 촉매반응이 지속했다고 연구팀은 설명했다.

특히 포피린은 가시광선 중 파장이 길고 에너지가 낮은 적색 빛도 잘 흡수할 수 있다. 태양광 발전에서 사용되지 않고 버려지던 적색 빛으로 광 에너지를 포집할 수 있다는 뜻이다. 이를 통해 이산화탄소를 일산화탄소 중간물질로 바꿔 합성연료를 만들었다.

손호진 교수는 "광촉매는 대용량 이산화탄소 전환에 적용할 수 있다"며 "앞으로 기후변화 대응 환경산업 발전에 이바지할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 교육부·한국연구재단 대학 중점연구소지원사업, 이공학 개인기초연구지원사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 기후변화대응기술개발사업 등 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 화학 분야 국제학술지 '에이시에스 카탈리시스'(ACS Catalysis) 9일 자에 실렸다. 고려대 신소재화학과 정하연·최성한 연구원이 공동저자다.

     
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