대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지시스템공학전공 유종성·인수일 교수 공동 연구팀이 기존 광촉매의 표면을 처리해 이산화탄소의 메탄 전환 효율을 3배 향상시킨 광촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.

이산화탄소는 지구 온난화의 주범으로 세계 각국에서는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 이산화탄소를 수소, 메탄, 에탄올, 메탄올 등의 화학 연료로 전환할 수 있는 이산화탄소 자원화 연구가 한창이다.

이산화탄소를 효율적인 자원으로 바꾸기 위해서는 이산화탄소를 화학연료로 전환할 때 2차 유해 물질이 발생하지 않도록 해주는 고효율 광촉매가 필수다.

연구팀은 마그네슘 열 환원 방식을 적용해 타이타니아(TiO2) 표면의 산소 원자를 뺀 산소 결함 타이타니아를 합성해 이산화탄소를 메탄으로 전환할 수 있는 고효율 광촉매를 개발했다.

연구팀이 개발한 환원된 타이타니아를 활용해 이산화탄소가 메탄으로 전환되는 메커니즘을 나타낸 모식도. / 대구경북과학기술원 제공
연구팀이 개발한 환원된 타이타니아를 활용해 이산화탄소가 메탄으로 전환되는 메커니즘을 나타낸 모식도. / 대구경북과학기술원 제공
이 광촉매는 광 흡수량을 증가시키고, 전하를 효율적으로 분리해 기존 광촉매보다 이산화탄소의 메탄 전환율이 3배 높다는 게 연구팀의 설명이다.

인수일 교수는 "비교적 간단한 방식인 마그네슘 열 환원 방식으로 기존 광촉매의 효율을 개선한 것이 이번 연구의 핵심이다"라며 "이산화탄소의 탄화수소 전환 메커니즘을 이해해 이산화탄소 자원화 및 저감 기술에 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.