태양빛만 이용해 폐플라스틱에서 수소 얻는다
전체 맥락을 이해하기 위해서는 본문 보기를 권장합니다.
국내 연구진이 폐플라스틱에서 수소를 얻을 수 있는 새활용 신소재 기술을 개발했다.
폐페를 이용한 수소생산 반응에서 98%의 전환율을 달성했다.
연구팀은 이번에 개발한 촉매를 이용해 폐페트병을 수소를 생산하는 반응에 적용하자 98%의 페트(PET)를 수소로 전환할 수 있었다.
특히 특정한 전자구조를 가지는 백금(Pt) 원자와 이산화티타늄(TiO2)의 결합을 이용해 폐페트병 수소 전환율 98%로 세계 최고 효율을 달성할 수 있었다.
이 글자크기로 변경됩니다.
(예시) 가장 빠른 뉴스가 있고 다양한 정보, 쌍방향 소통이 숨쉬는 다음뉴스를 만나보세요. 다음뉴스는 국내외 주요이슈와 실시간 속보, 문화생활 및 다양한 분야의 뉴스를 입체적으로 전달하고 있습니다.
국내 연구진이 폐플라스틱에서 수소를 얻을 수 있는 새활용 신소재 기술을 개발했다. 폐페를 이용한 수소생산 반응에서 98%의 전환율을 달성했다.
고려대는 이병훈 교수와 현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장, 김민호 경희대 응용화학과 공동 연구팀이 태양 빛을 이용해 폐페트병을 친환경 수소로 전환하는 촉매를 개발했다고 6일 밝혔다.
연구팀은 이번에 개발한 촉매를 이용해 폐페트병을 수소를 생산하는 반응에 적용하자 98%의 페트(PET)를 수소로 전환할 수 있었다. 1g의 촉매로 시간당 3.7L의 수소를 생산하며 세계 최고 효율을 달성했다.
연구팀은 빛 에너지를 이용해 쉽게 구입할 수 있는 상용 산화물 물질 내부에 존재하는 산소 결함들을 의도적으로 표면으로 이동시키고 표면에 노출된 산소 결합 자리들을 단원자들의 결합 자리로 이용했다. 이 합성법은 여러 종류의 금속 원자와 금속산화물로 이용될 수 있다는 장점이 있다. 특히 특정한 전자구조를 가지는 백금(Pt) 원자와 이산화티타늄(TiO2)의 결합을 이용해 폐페트병 수소 전환율 98%로 세계 최고 효율을 달성할 수 있었다.
기존 나노입자 기반의 촉매 시스템은 가격이 비싼 귀금속을 사용할 시 경제성의 문제로 실제 산업적 규모에 적용되기 힘들다는 단점을 가지고 있다. 또 나노입자 시스템의 경우 금속-금속 상호작용의 효과가 지배적이기 때문에 새로운 촉매 반응 거동과 성능을 나타낼 수 있는 금속-지지체 상호작용을 기대하기 힘들다.
이번에 개발된 기술은 화학산업 비용을 크게 낮출 수 있는 핵심 촉매 시스템인 원자 분산 촉매를 친환경, 저비용으로 생산할 수 있는 방법을 제시해 가치가 더 높다. 기존 합성 과정과 비교해 열에너지를 전혀 사용하지 않고 태양에너지만으로 촉매 생산이 가능하다. 촉매 반응에서 중요한 다양한 금속 원자(백금, 이리듐, 구리)와 산화물(이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화 세륨(CeO2))로 범용이 가능한 기술이라는 평가다.
이병훈 교수는 “다양한 고성능 원자 분산 촉매를 만들 수 있는 만큼 해당 합성법으로 합성한 촉매를 산업적으로 중요한 반응들에 다양하게 적용해 볼 계획이다”고 말했다.
이번 연구 논문의 공동 제1 저자인 이찬우 IBS 나노입자 연구단 연구원은 “무한한 태양에너지를 사용해 친환경적으로 다양한 고성능의 원자 분산 촉매를 합성할 수 있는 새로운 합성법을 개발했다”고 설명했다.
현택환 연구단장은 “합성 과정 중에 필요한 에너지가 태양에너지뿐이고 쉽고 빠르게 합성이 가능한 만큼 산업적 규모로의 확장까지 기대할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 6일 온라인 게재됐다.
[박정연 기자 hesse@donga.com]
Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.