탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 99% 메탄 연료로 바꾼다

국내 연구진이 탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 99% 순수한 메탄 연료로 바꿔주는 광촉매를 개발했다.
9일 송현준 KAIST 화학과 교수 연구팀은 금속산화물 혼성 광나노촉매를 이용해 탄산수에 든 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 데 성공했다고 밝혔다. 광촉매 변환은 깨끗하고 지속가능한 태양에너지를 연료와 같은 화학에너지로 바꿔 저장하는 방법이다.
이번 촉매는 공해가 없는 태양광을 이용해 온난화 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 연료로 바꿔준다는 점에서 활용가치가 크다는 게 연구진 설명이다. 광합성 현상과 유사한 원리를 이용했다. 이산화탄소는 매우 안정적인 물질이기 때문에 다른 분자로 변환하기 어렵지만 새로 제작한 촉매를 넣으면 높은 효율로 반응이 일어나고 반응 시간이 오래 지속되는 것으로 확인됐다.
이산화탄소를 메탄연료로 바꾸기위해 연구팀은 선크림에 주로 사용하는 아연산화물 나노입자를 합성한뒤 표면에 구리산화물을 성장시켜 나노 구조체를 만들었다. 구리산화물은 빛을 받으면 높은 에너지를 가진 전자를 생성하는데 이는 이산화탄소를 메탄으로 바꿔주는 역할을 한다. 아연산화물 역시 빛을 받아 전자를 생성한 뒤 구리산화물로 전달하기 때문에 반응을 오래 유지시킬 수 있다. 송 교수는 "촉매 반응 활성과 광효율이 지금까지 보고된 촉매에 비해 수십배에서 수백배 높은것으로 확인됐다"며 "구조가 매우 균일한 나노촉매를 제조하면 반응 효율을 향상시킬 수 있어 활용 가능성이 다양하다"고 설명했다.
이번 연구는 사우디 아람코-KAIST 이산화탄소 매니지먼트 센터와 한국연구재단·기초과학연구원 지원을 받아 수행됐다. 논문은 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 지난 7일자 온라인판에 실렸다.
[김윤진 기자]