형광등 빛으로 이산화탄소 제거한다

[이데일리 강민구 기자] 이산화탄소를 보다 경제적으로 제거할 수 있는 촉매가 개발됐다.

기초과학연구원은 이효영 나노구조물리연구단 부연구단장팀이 가시광선으로 이산화탄소를 산소와 일산화탄소로 변환시키는 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.

가시광선으로 작동하는 ‘이효영의 블루 이산화티타늄’.<자료=기초과학연구원>

지난해 9월 연구진은 가시광선으로 작동하는 촉매인 ‘비결정아나타제-결정루타일 이산화티타늄’을 제조하고, ‘이효영의 블루 이산화티타늄’라고 이름을 붙였다. 이후 이를 개선해 메탄없이 일산화탄소만 생산하는 촉매를 개발했다.

연구진은 생산 효율을 높이기 위해 촉매가 빛을 흡수하며 생성하는 전하의 수와 이동성 향상을 목표로 했다. ‘이효영의 블루 이산화티타늄’에 다른 물질을 도핑해 불균일한 구조를 만들면, 전하 생성이 증가해 광효율을 높일 수 있다고 봤다.

연구진은 도핑 재료로 일산화탄소 발생률을 높일 수 있는 은을 포함해 3가지 후보 물질을 활용하고, 가장 안정적인 조합인 텅스텐산화물과 은을 도핑해 하이브리드 촉매를 만들었다.

만들어진 촉매는 흡수된 빛 중 34.8%를 촉매 변환에 활용했다. 이로써 기존 촉매보다 광효율을 3배 높였다.

이산화탄소·산소 변환 과정에서는 메탄 없이 전량 일산화탄소만 발생시켰다. 일산화탄소 양은 기존 이산화티타늄 촉매보다 200배, 학계에 알려진 가장 우수한 촉매보다 15배 많이 발생했다.

기존 이산화티타늄 공정이 고온·고압의 기체를 다뤄 위험성이 있는 반면 상온·상압에서 액체로 합성해 안전성도 높였다.

이효영 부연구단장은 “가시광선으로 작동하는 블루이산화티타늄 제조 원천기술을 이용해 새로운 가시광 촉매를 개발했다”며 “촉매는 미세먼지와 병원 내 병원균을 제거하는 데에도 우수한 성능을 보였다”고 말했다.