온실가스 중 하나인 이산화탄소를 액체연료인 메탄올과 에탄올로 전환하는 고효율 인공광합성 시스템이 개발됐다.

25일 부경대학교 김창우 인쇄정보공학과 교수는 최근 한국인공광합성연구센터(KCAP) 강영수 교수 연구팀과 공동으로 메탄올과 에탄올 패러데이 효율이 각각 60%, 90%에 이르는 이산화탄소 환원 장치를 개발했다고 밝혔다.

패러데이 효율이란 이산화탄소를 유기화합물로 전환하기 위해 사용한 에너지 중 실제 유기화합물 생성을 위해 사용된 에너지 비율을 말한다.

최근 식물 광합성처럼 이산화탄소를 인공적으로 환원 시켜 액체연료 등 유용한 화학 원료를 생성하는 연구가 주목받고 있다.

하지만 이산화탄소 환원 때 최종 생성물을 분리하는 공정 때문에 패러데이 효율이 낮아지는 한계가 있었다.

김 교수는 광학 활성도가 증가한 광전극(BiVO4)과 나피온(Nafion) 고분자층으로 코팅한 광촉매(TiO2)를 각각 이산화탄소 환원 장치 산화 전극과 환원 전극으로 활용해 유기용매 전해질에서 이산화탄소 환원 반응이 일어나도록 했다.

이 장치는 산화탄소 환원 최종 생성물로 메탄올 혹은 에탄올이 선택적으로 형성되도록 설계돼 높은 패러데이 효율을 보이는 것으로 나타났다.

김 교수는 중국 푸단대학교와 공동연구로 이산화탄소 선택적 환원 과정 메커니즘을 제시했다.

이번 연구 결과를 담은 논문은 최근 화학 분야 저명 국제학술지인 미국화학회(ACS) 에너지 레터스(Energy Letters)에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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