bar_progress

빛 없어도 된다? … UNIST 신형준 교수팀, 낮이나 밤이나 일하는 폐수처리 광촉매 개발

최종수정 2022.05.24 12:46 기사입력 2022.05.24 12:46

신형준 교수(왼쪽 아래)와 제1저자인 손소담 박사(오른쪽 아래) 등 유니스트 연구팀.

AD
썝蹂몃낫湲 븘씠肄


[아시아경제 영남취재본부 황두열 기자] 빛 없이도 화학반응을 일으키는 새로운 광(光)촉매 기술이 개발됐다. 햇빛을 받아야만 반응하는 기존의 광촉매의 개념을 뒤집은 것이다.


울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 신형준 교수팀은 기존 이산화 티타늄 광촉매 위에 탄소나노소재를 증착시킨 형태로 광촉매를 설계해 햇빛이 없을 때도 유기 오염물질 제거·살균 효과가 있는 광촉매를 개발했다.

광촉매가 물을 분해해 만드는 수산화 라디컬은 미세플라스틱, 폐염료 같은 유기 오염물질을 분해하고 살균 효과도 있어 광촉매를 폐수처리나 공기 정화 기술에 쓸 수 있다.


하지만 이산화 티타늄(TiO2) 광촉매는 고에너지 자외선으로 활성화돼야만 물을 분해할 수 있다.


연구팀이 개발한 복합 촉매는 햇빛이 광촉매를 활성화하는 과정 없이 물을 분해해 수산화 라디컬을 만든다.

이는 이산화 티타늄과 탄소나노소재인 풀러렌 사이에 생긴 ‘전자 수용 에너지 준위’ 덕분이라는 설명이다.


촉매로 유기 오염물을 대표하는 염료 분자를 빛이 없는 환경에서 분해하는 실험을 해 본 결과 70%의 염료 분해 효과를 보였다.


또 빛이 있을 때는 기존의 광촉매 효과를 이용할 수 있으며 한 번 사용한 광촉매를 재사용 할 수도 있다.


제1 저자인 손소담 UNIST 신소재공학과 박사는 “촉매 반응 후 해로운 부산물이 생기지 않는 데다가 낮에는 기존의 광촉매 효과로 물을 분해할 수 있고 재사용이 가능해 수처리, 살균 기술 등의 효율을 높일 수 있을 것” 이라고 말했다.


촉매는 원자 내 전자 구조까지 분석할 수 있는 초고해상도 주사터널링현미경(STM)을 활용해 설계됐다.


주사터널링현미경으로 이산화 티타늄과 풀레런 분자가 만나서 생기는 전자 구조 변화를 분석해 그 원리를 적용한 촉매다.


이산화 티타늄의 전자(음전하를 띠는 입자)가 새로 생긴 ‘전자 수용 에너지 준위’로 이동하면서 이산화 티타늄에는 정공(양전하를 띠는 입자)만 남게 되는 원리다.


이산화 티타늄의 정공과 물 분자가 만나면 물 분자가 분해돼 수산화 라디컬이 생긴다.


교신저자인 신형준 교수는 “연구로 광촉매 개발에서 단위 원자 수준의 분석 방법과 새로운 소재 설계 방식을 제시했다”며 “탄소 재료나 광촉매로 이뤄진 유·무기 복합 소재 개발의 플랫폼 기술로 다양하게 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.


UNIST 물리학과 박기복 교수팀, 화학과 김광수 교수가 참여한 연구는 촉매분야 세계적 학술지인 ACS 촉매(ACS Catalysis) 표지논문으로 선정돼 지난 20일자로 출판됐다.


연구 수행은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업, 기초과학연구원, 국가과학자지원사업의 지원으로 이뤄졌다.


영남취재본부 황두열 기자 bsb03296@asiae.co.kr
AD

<ⓒ경제를 보는 눈, 세계를 보는 창 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>

함께 본 뉴스

새로보기

오늘의 화제 컨텐츠

AD

포토갤러리

  • [포토] 클라라 '완벽한 S라인' [포토] 현아 '왜 이렇게 힙해?' [포토] 나연 '상큼한 미소'

    #국내핫이슈

  • [포토] 태연 '카리스마 넘치는 눈빛' [포토] 지수 '청순한 미모' [포토] 조이 '상큼미 끝판왕'

    #연예가화제

  • [포토] 김희선, '여전히 마네킹' [포토] 아이유 '청량미 가득' [포토] 제니 '인간 명품 그 자체'

    #스타화보

  • [포토] 이시영 '시원시원한 자태' [포토] 오승아 '시원한 각선미' [포토] 최희서 '이런 매력이 있었네'

    #몸매종결자

  • [포토] 킴 카다시안 '완벽한 건강미' [포토] 킴 카다시안 '넘사벽 카리스마' [포토] 킴 카다시안 '파격적 패션'

    #해외스타

간격처리를 위한 class

많이 본 뉴스 !가장 많이 읽힌 뉴스를 제공합니다. 집계 기준에 따라 최대 3일 전 기사까지 제공될 수 있습니다.

한눈에 보는 뉴스&트렌드