가시광으로 '미세먼지·온실가스' 잡는다

이번에 연구진이 개발한 이산화탄소 제거 촉매제인 '비결정아나타제-결정루타일 이산화티타늄'은 푸른색을 띤다.

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 가시광선으로 이산화탄소를 제거하는 촉매를 개발했다. 이 촉매를 활용하면 실내외 이산화탄소와 미세먼지, 병원균까지 제거할 수 있다. 또 촉매의 부산물로는 일산화탄소가 생성돼, 에너지로도 활용할 수 있어, 대기 질 개선책에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

기초과학연구원은 이효영 나노구조물리 부연구단장이 가시광선을 이용해 이산화탄소를 산소와 일산화탄소로 변환하는 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.

가시광으로 이산화탄소 제거

일반적인 블루 이산화티타늄(7BT) 촉매와 이번에 개발한 블루 이산화티타늄 촉매의 부산물 비교표. 가장 오른쪽이 이번에 개발한 촉매에 결과값으로, 일산화탄소만 발생하고 있다는 것을 알 수 있다.

연구진은 아타나제-루타일 이산화티타늄(TiO2)에 텅스텐산화물과 은을 도핑해 가시광선에 반응하는 새로운 촉매제(블루이산화티타늄)를 만들어냈다. 이를 통해 전하의 생성을 활성화 하고 광효율을 높였다.

도핑된 TiO2는 흡수된 빛 중 34.8%를 촉매 변환에 활용했다. 기존 물질보다 3배 높은 광효율이다. 또 이산화탄소-산소 변환 과정에서 메탄 없이 100% 일산화탄소만 발생시키는 것을 확인했다. 특히 일산화탄소 양은 기존 이산화티타늄 촉매보다 200배, 학계에 보고된 가장 우수한 촉매보다 15배 많이 발생하는 것으로 나타났다. 이 공정은 상온·상압에서 액체상으로 합성해 안정성도 확보했다. 기존 이산화티타늄 공정이 고온·고압의 기체를 다뤄 위험성이 컸다.

TiO2는 자외선 차단제, 탈취·살균제 등에 쓰이는 물질이다. 한 해 500만톤 이상이 사용된다. 이 물질은 자외선을 흡수하면서 물과 이산화탄소를 메탄, 일산화탄소, 다량의 산소로 변환한다. 과학계에서는 이 물질을 활용해 '자외선만 흡수해 경제성이 높으면서 이산화탄소를 제거하는 촉매' 개발에 몰두해 왔다.

가시광으로 미세먼지와 병원균까지 제거

[이미지출처=연합뉴스]

이효영 부연구단장은 "가시광선으로 작동하는 블루이산화티타늄 제조에 관한 원천기술을 확보하고, 이를 이용해 새로운 가시광촉매를 개발했다"며 "이번에 개발한 촉매는 미세먼지와 병원 내 병원균 등을 제거하는 데에도 역시 우수한 성능을 보였다"고 밝혔다. 그는 이어 "향후 다양한 연구 분야에 적용돼 전세계에 전파될 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 화학·재료분야 학술지인 '머터리얼스 투데이'에 3일자로 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr