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"이산화탄소를 메탄으로"···고효율 광촉매 개발

유종성·인수일 DGIST 교수 연구팀 연구, 기존 광촉매 효율의 3배 향상
DGIST(총장 손상혁)는 유종성·인수일 에너지시스템공학전공 교수 공동 연구팀이 기존 광촉매의 표면을 처리해 이산화탄소의 메탄 전환 효율을 3배 향상시킨 광촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.

지구온난화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 이산화탄소를 수소, 메탄, 에탄올, 메탄올 등의 화학연료로 전환할 수 있는 이산화탄소 자원화 연구가 필요하다.

이에 대한 효율을 높이기 위해서는 이산화탄소를 화학연료로 전환할 때 2차 유해물질이 발생하지 않도록 도움을 주는 고효율 광촉매가 필수적이다. 

연구팀이 개발한 환원된 타이타니아를 활용해 이산화탄소가 메탄으로 전환되는 메커니즘을 나타낸 모식도.<자료=DGIST 제공>연구팀이 개발한 환원된 타이타니아를 활용해 이산화탄소가 메탄으로 전환되는 메커니즘을 나타낸 모식도.<자료=DGIST 제공>
유종성·인수일 DGIST 교수 공동 연구팀은 간단한 마그네슘 열환원 방식을 적용해 타이타니아(TiO2) 표면의 산소 원자를 결손시킨 산소 결함 타이타니아를 합성해 이산화탄소를 메탄으로 전환할 수 있는 고효율 광촉매를 개발했다.

연구팀이 개발한 광촉매는 마그네슘과 수소 기체의 강력한 환원력을 이용해 타이타니아(TiO2) 표면의 산소 원자를 결손시켜 타이타니아 밴드 갭을 조절한 것이 특징이다.

이러한 밴드 갭 조절을 통해 광흡수량을 증가시키고 전하를 효율적으로 분리해 기존의 광촉매 보다 이산화탄소의 메탄 전환율이 3배 높다는 사실도 증명했다.

또한, 타이타니아 광촉매가 기존의 타이타니아 보다 이산화탄소의 메탄 전환 효율이 우수하다는 점과 비교적 간단한 환원 방식으로 평가받는 마그네슘 열환원 방식의 우수성도 증명했다.

인수일 교수는 "비교적 간단한 방식인 마그네슘 열환원 방식을 통해 기존 광촉매의 효율을 개선했다"면서 "이산화탄소의 탄화수소 전환 메커니즘을 이해해 이산화탄소 자원화와 저감 기술에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다. 

이번 연구결과는 환경촉매 분야 세계적 학술지 '어플라이드카탈리시스B: 환경(Applied Catalysis B : Environmental)'의 8일자 온라인판에 게재됐다.
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