이산화탄소로 천연가스를 만들었다

DGIST, 햇빛·물·이산화탄소 활용하는 촉매 개발
촉매가 6시간동안 가스 만드는 성능 99.3% 유지
가열없이 반응기에 산소 공급하면 1분 만에 재생

DGIST 에너지공학과 인수일 교수(오른쪽)가 메탄 만드는 촉매에 대해 논의하고 있다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 인수일 교수팀이 햇빛과 물만 있으면 이산화탄소를 천연가스, 즉 메탄으로 만드는 촉매를 개발했다. 이 촉매는 메탄을 만드는 6시간 동안 99.3%의 성능을 유지했으며, 다른 촉매 보다 재생력이 4.22배 높다.

이는 대기중의 이산화탄소를 에너지 자원으로 변환시키는 친환경 미래기술로, 이렇게 만들어진 천연가스는 가스 냉·난방, 천연가스 차량의 연료로서 우리 일상에 유용하게 사용될 수 있다.

29일 DGIST에 따르면, 연구진은 이산화탄소를 천연자원으로 전환하면서 동시에 효율도 높일 수 있도록 가시광과 적외선을 잘 흡수할 수 있는 '카드뮴 셀레나이드'와 광촉매 재료로 잘 알려진 금속산화물인 '이산화티타늄'을 결합하는 방법을 고안했다. 격자 구조의 주기성이 결여된 불규칙한 입자배열로 타이타늄 3가 양이온 활성점을 더 많이 형성할 수 있는 '비정질'의 이산화티타늄을 활용해 촉매 성능을 향상시켰다.

전하의 안정적 전달이 촉진되어 반응에 참여할 수 있는 전자가 충분히 공급됨으로써, 이산화탄소가 탄소화합물, 특히 메탄연료로 전환되는 과정이 보다 쉽게 이뤄졌다.

또한, 고온에서의 재생 공정이 필요한 일반적인 광촉매와 달리, 비정질 촉매는 가열없이 반응기에 산소를 공급하면 1분 내로 재생할 수 있는 장점을 갖고 있다.

인수일 교수는 "이번 연구는 재생력이 있는 활성점을 보유한 촉매를 개발하고, 계산화학 연구를 통해 이산화탄소가 비정질 촉매에서 메탄으로 전환되는 메커니즘을 규명했다는 점에서 큰 의미가 있다"며, "향후 기술 상용화를 위해 비정질 광촉매의 에너지 손실 개선 및 장기 안정성 향상 관련 후속 연구를 진행하겠다"고 말했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 촉매를 에너지·환경 분야의 저명한 국제학술지 '응용촉매 B: 환경과 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자