태양광으로 이산화탄소를 합성연료로 바꾼다

손호진 고려대 교수 연구팀, 태양광 에너지 중 적색 빛 이용<.br>기후변화 대응 환경산업 발전에 기여 기대
포피린 염료가 화학적으로 담지화된 삼성분계 (포피린-이산화티탄-Re촉매) 하이브리드 촉매를 통한 고효율 장수명 이산화탄소 환원.<자료=한국연구재단>포피린 염료가 화학적으로 담지화된 삼성분계 (포피린-이산화티탄-Re촉매) 하이브리드 촉매를 통한 고효율 장수명 이산화탄소 환원.<자료=한국연구재단>

국내 연구진이 태양광을 이용한 이산화탄소 전환기술을 개발, 기후변화 대응에 기여할 것으로 전망된다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 손호진 고려대학교 교수 연구팀이 태양광 에너지 중에서 적색 빛을 이용해 이산화탄소를 합성연료로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이산화탄소는 지구온난화의 가장 큰 원인으로 이를 전환하려는 기술개발 연구가 활발하다.

그러나 현재 기술은 고가의 전기, 열에너지를 투입해 이산화탄소를 분해하는 수준으로 광범위하게 활용되기 어렵다. 인공광합성을 통한 이산화탄소 전환 연구도 촉매 효율이 낮고 전환 반응이 안정적이지 못한게 사실이다.

연구팀은 고효율 태양광 포집 기술을 적용, 이산화탄소 전환용 광촉매를 개발했다. 이를 통해 이산화탄소가 일산화탄소 중간물질로 전환됨으로서 사용가능한 합성연료가 생성된다. 일산화탄소는 기생산된 수소와 함께 합성연료 전환돼 GTL(gas to liquid)기술 중 하나인 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 가솔린과 디젤 등의 고부가 가치의 액체연료로 생산될 수 있다.

이번 연구를 위해 연구팀은 식물이 광합성 할때 빛을 포집하는 클로로필과 유사한 포피린 염료를 활용했다. 포피린은 가시광선 중에서도 파장이 길고 에너지가 낮은 적색 빛도 잘 흡수하는 장점이 있지만 태양광에 장시간 노출되면 쉽게 분해되는 단점이 있다.

연구팀은 포피린염료를 이산화티탄 무기반도체와 결합시켜 포피린의 광안정성을 높이고 효과적인 광에너지 포집과 저장을 유도했다. 그 결과 기존 균일계 포피린 기반 광촉매 대비 전환효율은 10~20배 향상되고 4일 이상 장기 연속 공정에서도 촉매 반응이 지속됨을 확인했다.

손호진 교수는 "태양광 발전에서 사용되지 않고 버려지던 적색 빛으로 광에너지를 포집함으로서 안정적으로 이산화탄소 환원 반응을 유도할 수 있다"면서 "향후 개발된 광촉매는 대용량 이산화탄소 전환에 적용이 가능하여 기후변화대응 환경산업 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 연구의 의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 교육부·한국연구재단 대학중점연구소지원사업, 이공학 개인기초연구지원사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 기후변화대응기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 성과는 화학 분야 국제학술지 에이시에스 카탈리시스(ACS Catalysis)에 지난 9일 게재됐다.

왼쪽부터 손호진 교수, 정하연 연구원, 최성한연구원.<사진=한국연구재단>왼쪽부터 손호진 교수, 정하연 연구원, 최성한연구원.<사진=한국연구재단>

 
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