구리 기반 인공광합성 촉매 개발.. 효율 10배 높여

연구팀이 개발한 환원된 이산화티타늄-산화구리(RT-Cu2O) 광촉매 반응모식도

[아시아경제 황준호 기자] 가격이 다른 원자재에 비해 저렴한 구리를 활용해 인공 광합성의 효율을 높이는 기술이 개발됐다. 자외선을 통해 이산화탄소를 메탄으로 만드는 광촉매의 보조 촉매로 산화구리 촉매를 활용하는 기술이다. 기존 광촉매의 효율을 크게 높일 수 있어, 기후변화에 대응할 기술이 될 수 있을지 관심이 모아진다.

인수일 대구경북과학기술원 에너지공학전공 교수는 이산화티타늄-산화구리 광촉매를 개발해, 관련 연구 논문이 국제 학술지(Applied Catalysis B: Environmental)에 실렸다고 19일 밝혔다.

연구팀은 연구팀은 자외선 뿐만 아니라 가시광 흡수가 우수한 이산화티타늄 주촉매와 산화구리를 보조 촉매로 활용한 광촉매를 개발했다.

식물의 광합성 작용을 모사해 개발된 광촉매는 산화구리 조촉매와 환원된 이산화티타늄 주촉매의 이형 구조로 설계됐다. 조촉매로 사용된 산화구리는 이산화탄소 환원 반응에 더 많은 전자를 이동시켜 에너지 전환율을 더욱 높일 수 있다. 기존의 이산화티타늄 광촉매에 비교해 자외선 뿐만 아니라 가시광선 영역의 빛을 흡수해 더 많은 태양광을 흡수할 수 있다는 장점도 있다.

연구팀은 실험을 통해 희석된 이산화탄소 조건에서 연구팀의 산화구리-이산화티타늄 촉매가 기존의 환원 이산화티타늄 촉매보다 10배 더 많은 양의 메탄을 생성하는 것을 확인했다. 또 특정 기체상 화합물의 함량 측정기인 가스 크로마토그래피로 분석한 결과, 42시간의 장기 운전에서도 우수한 안정성을 보였다고 밝혔다.

인수일 교수는 "이번 연구는 지구상에 풍부한 구리 금속을 이용한 조촉매를 사용해 낮은 가격에 높은 안정성을 확보했다는데 큰 의의가 있다"라며 "인류의 생존을 위협하는 기후변화에 대응하기 위해 후속 연구를 진행하겠다"고 밝혔다.

환원된 이산화티타늄-산화구리(RT-Cu2O) 광촉매의 42시간 장기 운전 실험 데이터 그래프

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr