"이산화탄소를 메탄·에탄으로"… DGIST, 고효율 광촉매 개발

국내 연구진이 '첨단 신소재'로 각광받고 있는 그래핀을 이용해 이산화탄소를 메탄이나 에탄 등 사용 가능한 에너지 물질로 전환할 수 있는 광촉매를 개발했다.

DGIST(대구경북과학기술원)은 인수일 에너지공학전공 교수(사진) 연구팀이 이산화티타늄에 그래핀을 씌워 이산화탄소를 메탄이나 에탄으로 전환하는 '고효율 광촉매'를 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀이 개발한 광촉매는 기체상에서 이산화탄소를 선택적으로 메탄과 에탄으로 전환할 수 있으며, 메탄과 에탄 생성량이 각각 그램당 259umol, 77umol에 달했다. 또 기존의 이산화티타늄 광촉매보다 각각 5.2%, 2.7% 더 높은 전환율을 보였다. 에탄 생성량의 경우 비슷한 실험 조건에서 세계 최고 효율을 기록했다고 연구팀은 설명했다.

이 촉매물질은 태양광을 이용해 선택적으로 더 높은 차수의 탄화수소계 물질을 생성, 앞으로 고부가가치 물질 생산 등 다양한 분야에 활용할 수 있으며, 지구 온난화와 에너지자원 고갈 등의 문제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 광촉매 개발과 함께 해외 연구팀과 공동으로 이산화티타늄과 그래핀 계면에서 보이는 밴드 굽힘 현상으로 정공이 그래핀으로 움직여 다량의 메탄을 만드는 데 영향을 준다는 사실도 규명했다.

인수일 교수는 "이산화탄소를 메탄이나 에탄과 같은 활용 가능한 화학물질로 선택적으로 생산할 수 있는 길을 열었다"며 "앞으로 상용화가 가능하도록 전환율을 높이는 후속 연구를 진행해 이산화탄소 저감과 자원화 기술 발전에 기여하겠다"고 말했다.

이 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 '에너지&인바이러멘탈 사이언스(지난달 19일자)' 온라인판에 실렸다.

대전=이준기기자 bongchu@