[백조실험실20]"이산화탄소를 연료로 바꾼다"

송현준 카이스트 화학과 교수 연구팀

▲송현준 교수, 김진모 박사과정, 임찬규 박사과정생(왼쪽부터).

[아시아경제 정종오 기자] 21세기는 과학기술의 시대이다. 과학기술은 백조(白鳥)를 닮았다. 결과물은 매우 우아하고 획기적이다. 성과물이 나오기 까지 물밑에서 수없이 많은 발이 움직이고 있다. 그 과정은 힘들고 시간이 오래 걸린다. 연구원들의 발짓이 우아한 백조를 만드는 하나의 밑거름이다. 과학기술은 또한 백조(百兆)시대를 열 것이다. 하나의 기술이 100조 원의 가치를 창출한다. '백조 실험실'은 하나의 성과물을 만들기 위해 노력하는 실험실 현장의 이야기를 매주 한 번씩 담는다.[편집자 주]
<#10_LINE#>
지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 연료로 전환하면 일석이조이다.

송현준 카이스트(KAIST) 화학과 교수 연구팀이 탄산수에 포함된 이산화탄소를 99% 순수한 메탄 연료로 바꿔주는 금속산화물 혼성 광나노 촉매를 개발했다. 이번 연구는 값싼 촉매 물질을 이용해 반응 효율과 선택성을 크게 높인 화학에너지 저장방법을 구현했다는 점에서 눈길을 끈다.

태양광은 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 문제는 해가 떠있는 동안에만 이용하고 발전량이 날씨에 따라 일정하지 않다는 데 있다. 태양광 에너지를 연료 등의 화학에너지로 직접 변환할 수 있다면 에너지 저장과 이용에서 문제점을 해결할 수 있다.

온난화의 주범으로 지목되는 이산화탄소를 태양광을 이용해 변환하는 기술이 에너지와 환경 문제를 함께 해결할 수 있어 주목받고 있다. 이산화탄소는 매우 안정적 물질이기 때문에 다른 분자로의 변환이 어렵다.

송 교수 연구팀은 선크림에 주로 사용되는 아연산화물 나노입자를 합성한 뒤 표면에 구리산화물을 단결정으로 성장시켜 콜로이드 형태의 아연-구리산화물 혼성 나노 구조체를 제작했다.

구리산화물은 빛을 받으면 높은 에너지를 가진 전자를 생성하며 이는 탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 메탄으로 바꿔주는 역할을 한다. 아연산화물도 빛을 받아 전자를 생성한 뒤 구리산화물로 전달해 주기 때문에 마치 나뭇잎에서 일어나는 광합성 현상과 유사한 원리를 통해 오랜 시간 반응을 유지했다.

그 결과 수용액에서 반응 실험을 실시했음에도 불구하고 이산화탄소에서 99%의 순수한 메탄을 얻을 수 있었다. 송 교수는 "태양광을 이용한 이산화탄소의 직접 변환 반응의 상용화에는 많은 시간이 필요하다"며 "이번 연구처럼 나노 수준에서의 촉매 구조의 정밀한 조절은 광촉매 반응의 효율 향상 및 원리 연구에 큰 도움을 줄 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr