태양빛만으로 이산화탄소에서 화학 공업 주원료인 포름산을 만드는 광촉매가 개발됐다. 지구온난화 가스 자원화 기술의 핵심 기반이 될 전망이다.
한국화학연구원(원장 이규호)은 백진욱 인공광합성연구그룹 박사팀이 이산화탄소에서 포름산을 선택 제조하는데 쓰이는 인공광합성시스템용 고효율 탄소나노입자-실리콘 광촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.
인공광합성시스템은 태양 에너지를 공업 원료와 같이 이로운 화학제품으로 만드는 체계다. 광촉매는 태양광에너지를 전자 에너지로 변환시켜 시스템을 작동시키는 역할을 하는데, 전환 효율이 낮아 상용화가 어려웠다. 기존 광촉매는 빛의 4%에 불과한 자외선을 이용했다. 전체의 46% 수준인 가시광선을 활용하는 것이 기술 상용화의 관건이다.
연구팀은 탄소나노입자를 광촉매 중심 소재로 활용했다. 탄소나노입자는 가시광선을 흡수하는 성질이 커 최근 새로운 광전 소재로 주목받고 있다. 여기에 실리콘 원자를 반응을 활성화시키는 역할을 하는 실리콘 원자를 더해 고효율 광촉매를 만들었다.
탄소나노입자-실리콘 광촉매를 이용한 인공합성시스템은 포름산만을 선택적으로 고효율 제조할 수 있다. 이산화탄소를 포름산으로 전환시키는 효소에 보다 많은 동력을 전달한다.
새로운 광촉매는 저렴한 비용으로 쉽게 만들 수 있다. 구연산, 요소 용액에 마이크로 파를 9분 동안 가하는 것만으로 탄소나노입자를 합성할 수있다. 귀금속을 사용하던 기존 광촉매와 달리 탄소를 활용해 훨씬 적은 비용이 든다.
백진욱 박사는 “태양광 인공광합성시스테은 지구온난화 및 에너지 고갈문제를 동시에 해결할 수 있는 미래형 원천기술”이라면서 “새로운 광촉매를 이용해 상용화가 가능한 태양광 공장 건설에 박차를 가하겠다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
