한국과학기술연구원(KIST)은 국가기반기술연구본부 민병권 박사 연구팀이 인공광합성 기술의 실용화를 앞당길 수 있는, 실제 환경에서도 장시간 안정적으로 구동되는 인공광합성 촉매를 개발했다고 8일 밝혔다.

인공광합성 기술은 태양광을 이용해 지구온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소를 부가가치를 갖는 물질로 전환해 자원화할 수 있는 에너지·자원 분야에서 꿈의 기술로 부른다.

인공광합성 기술을 실용화하려면 화학적으로 매우 안정된 상태에 있는 이산화탄소를 손쉽게 변환하기 위한 높은 효율과 이 효율을 안정적으로 유지하는 촉매가 필요하다. 전 세계적으로 수많은 연구가 진행되고 있으나 대부분 실험실 연구에 머무르고 있다.

KIST 연구진은 이산화탄소 변환 전기화학 시스템의 가장 기본 구성 요소인 전해질을 초고순도의 증류수 대신 수돗물로 바꿨다. 또 은 촉매를 이용해 수돗물 성분 중 ‘철’ 성분이 촉매 성능을 가장 크게 떨어뜨린다는 사실도 밝혔다.

이에 연구진은 실제 물을 사용하는 환경에서 내구성을 높이기 위해 촉매를 철 성분으로부터 보호했다. 이를 위해 금속 불순물이 증착돼도 문제가 없도록 탄소나노튜브에 질소 원소를 함유한 형태의 촉매를 개발했다. 이 촉매는 고가의 은 촉매에 버금가는 이산화탄소 전환 성능을 보였고, 수돗물에서도 120시간 동안 안정적인 성능을 보였다. 반면 은 촉매는 20분에 성능이 80% 이상 감소한다.

KIST 민병권 본부장은 “이 연구로 밝혀낸 내구성 저해 요소와 탄소 기반 촉매의 장시간 내구성 확보 결과를 통해 인공광합성 기술의 실용화 가능성을 더욱 높일 것”이라고 기대를 밝혔다.

이 연구 결과는 촉매 분야 최고 수준 과학전문지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ 최신호에 게재됐다.

박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr