이산화탄소→일산화탄소 변환효율 10배이상 높인 기술 개발

고려대 손호진 교수팀 "지구 온난화 친환경적 해결 기대"

한국연구재단은 고려대 손호진 교수 연구팀이반도체와 광촉매 융합기술을 이용해 이산화탄소에서 일산화탄소로 변환 효율을 기존광촉매보다 10배 이상 높인 '인공 광합성 원천기술'을 세계 최초로 개발했다고 18일밝혔다.

인공 광합성은 자연계의 광합성을 모사해 이산화탄소를 재사용이 가능한 연료(일산화탄소· 에탄올·메탄올·메탄 등)로 재생하는 기술로, 지구 온난화 등 환경오염과 에너지 문제의 근본적인 해결책으로 기대돼 최근 활발히 연구되고 있다.

이 가운데 일산화탄소는 기초 화학연료(올레핀·유기산·방향족 BTX·아민·고분자 단량체 등)로 전환이 가능한 핵심 중간체 원료지만, 기존 광촉매는 이산화탄소를 일산화탄소로 변환하는 효율이 1% 미만으로 매우 낮았다.

손 교수팀은 가시광 에너지를 잘 흡수하는 유기 기반 광집광체와 광에너지에 의해 들뜬 전자를 잘 포집·전달할 수 있는 금속산화물 반도체(티타늄옥사이드·TiO2), 전달된 전자를 이용해 이산화탄소를 환원시키는 유기금속 환원촉매(레늄(Re)금속착체)를 화학적으로 흡착시켜 나노 크기(5∼10nm)의 유기-무기 하이브리드 다기능촉매를 개발하는 데 성공했다.

화학적으로 흡착된 세 성분은 안정적으로 고정돼 빛에 의한 광집광체 분해를 크게 완화시키고 유기금속 환원촉매의 불필요한 반응을 억제해 활성이 30시간 이상(기존 10시간 안팎) 유지됐다.

개발한 촉매는 각 성분 사이의 에너지 준위를 조절, 에너지-전자 전달이 '광집광체-금속산화물-환원촉매' 순서로 원활하게 이뤄지도록 했다.

이는 최근 보고된 유기-무기 혼성 촉매보다 10여배 높은 이산화탄소-일산화탄소전환 효율을 보였다고 연구팀은 설명했다.

손 교수팀이 개발한 이 삼성분계(三成分係) 유-무기 하이브리드 광촉매는 친환경적이고도 경제적인 방법으로 대용량의 이산화탄소를 재생 가능한 연료로 전환시킬수 있는 획기적인 원천기술로, 앞으로 기후변화 대응 환경산업 발전에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

손 교수는 "자연계에서 진행되는 가장 진화한 광합성을 모사해 제2세대 하이브리드 광촉매 원천 기술을 개발함으로써 이산화탄소를 친환경적으로 전환, 지구 온난화에 의한 기후 불황으로부터 지구 환경복원을 할 수 있는 적극적인 치유 방법을 제시했다는데 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구결과는 화학 분야 권위지인 '미국 화학회지'(Journal of the AmericanChemical Society) 10월 18일자 온라인판에 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>