한·미 공동연구팀이 부식성 가스를 고부가가치 화합물로 바꾸는 이산화탄소 환원용 광전극을 개발했다.

 

신소재공학과 이종람 교수, 동완재 박사 연구팀이 미국 미시간대학교 제티안 미 교수 연구팀과 공동으로 갈륨질화물(GaN) 반도체와 황화구리(CuS)로 이뤄진 광전극이 부식가스로 알려진 황화수소가 포함된 이산화탄소를 화학공업 연료인 포름산으로 변환한다는 것을 처음 규명했다고 30일 밝혔다.

 

이를 통해 청정에너지인 빛과 물을 이용해 이산화탄소 가스를 연료로 전환하는 고효율 광전극을 제작하는 데 성공했다.

 

연구팀은 GaN 나노선이 성장된 실리콘 기판과 CuS 나노입자 촉매로 이뤄진 광전극이 이산화탄소를 포름산으로 전환하는 효율을 대폭 향상하고 장시간 동작 가능하다는 사실을 확인했다. 지금까지 알려진 광전극은 고순도 이산화탄소에서만 높은 선택성을 보이지만 이번에 개발된 광전극은 고순도가스뿐만 아니라 부식성 가스가 포함된 이산화탄소를 포름산으로 전환하는 효율을 대폭 향상하는 특성을 확인했다.

 

이러한 광전극은 산업현장에서 배출되는 이산화탄소를 정화하지 않고 바로 연료로 전환할 수 있고 촉매 소재 교체 주기가 길기 때문에 기존 이산화탄소 환원 공정보다 간단하며 비용을 절감할 수 있다.

 

이종람 교수는 “이 연구는 빛, 물, 그리고 공장에서 배출되는 이산화탄소 가스를 화학 연료로 전환해서 고부가가치를 창출할 수 있다는 것을 보여준다”며 “환경문제는 물론 에너지 고갈 문제를 해결하고 탄소 중립시대를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 

한국연구재단 중견연구자지원사업, 창의도전연구기반지원사업, 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 최근 화학 분야에서 권위 있는 국제학술지 ‘미국화학회지’에 게재됐다.