포스텍 연구팀, 햇빛으로 '녹조' 주범 질산 없앤다

기사내용 요약
최원용 교수팀, 탈질 광촉매 소재 세계 최초 개발
태양광 이용해 질산 이온 질소로 바꿔

사진은 포스텍 환경공학부 최원용 교수 *재판매 및 DB 금지

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍 연구팀이 햇빛으로 녹조의 주범인 '질산'을 없애는 소재를 세계 최초로 개발했다.

포스텍(총장 김무환)은 환경공학부 최원용 교수·통합과정 이신비씨 팀이 세계 최초로 화학 환원제 없이 햇빛을 이용해 녹조 현상을 유발하는 오염원인 질산 이온(NO3-)만을 골라 질소(N2)로 전환하는 광촉매 소재를 개발했다고 14일 밝혔다.

기존의 탈질 공정의 난제를 해결한 혁신적인 성과로 평가 받고 있다고 덧붙였다.

기존 탈질 공정은 고에너지는 물론 수소 가스나 메탄올, 포름산과 같은 환원제를 필요로 한다. 물론 환경에 해가 없는 태양광을 그 에너지원으로 활용하려는 시도는 계속돼 왔지만 대부분이 많은 환원제를 필요로 해 경제성이나 현실성 면에서 문제가 많았다.

물을 환원제로 이용하는 방법도 오랜 과제로 남겨져 있다.

이번 연구는 빛을 쬐면 생기는 정공과 전자가 일으키는 계면반응으로 산화와 환원 반응을 유도하는 반도체 소재인 광촉매를 이용하는 아이디어에서 출발했다.

먼저 연구팀은 이중 금속(Cu-Pd) 나노입자와 그래핀 옥사이드(rGO)가 담지된 이산화 티타늄(TiO2) 기반의 광촉매를 새로 합성했다. 이 광촉매는 별다른 화학환원제가 없이도 600ppm의 질산이온(NO3-)을 100% 환원하는 한편, 98%가 질소(N2))로 변환되는 결과를 얻었다.

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 환경공학부 최원용 교수·통합과정 이신비씨 팀이 세계 최초로 화학 환원제 없이 햇빛을 이용해 녹조 현상을 유발하는 오염원인 질산 이온(NO3-)만을 골라 질소(N2)로 전환하는 광촉매 소재를 개발했다고 14일 밝혔다.사진은 광촉매를 활용한 탈질 반응 모식도.(사진=포스텍 제공) 2021.09.14.photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

이 광촉매는 물 분해 반응을 통해 수소를 발생시키고 이 수소를 바로 환원제로 사용하도록 되어 있는 특성을 가져 화학환원제를 필요로 하지 않으면서 기존의 탈질 수처리 촉매의 문제점을 개선했다.

이 촉매는 탈질 반응 중 부산물로 생성되는 아질산 이온(NO2-)이 거의 생겨나지 않아 환경친화적인 특성을 가졌다는 점에서 더욱 의미있는 성과로 주목 받고 있다.

이 연구결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry, RSC)가 발행하는 에너지 환경 분야 최고 권위 학술지 ‘에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)’지 뒷표지논문으로 최근 발표됐다.

이 성과는 한국연구재단의 리더연구사업의 지원으로 수행됐다.

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