[대전·대덕] 인공광합성 효율 2배 향상

[앵커]

나노물질의 특성을 바꿔 인공광합성 효율을 증대시킬 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했습니다.

에너지 저장과 화학공학, 바이오 분야 발전에 중요한 기술적 기반을 제공하는 성과로 세계적 학술지 창간호 표지논문으로 채택됐습니다.

이정우 기자입니다.

[기자]

지구온난화와 화석자원 고갈로 주목받고 있는 수소에너지.

가시광선과 물을 이용해 연료로 만들 수 있는 미래 청정에너지원입니다.

이처럼 지구환경 보존과 재생가능한 태양광 에너지를 연료로 축적하는 인공광합성 기술이 새롭게 떠오르고 있습니다.

기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단이 광촉매인 이산화티타늄의 구조적인 특성을 개조하고, 질소 도핑으로 전기적 특성을 바꿔 인공광합성의 효율을 증대시키는 원리를 발견했습니다.

[인터뷰:비 나익, KAIST 표면과학촉매연구실 논문제1저자]
"질소가 도핑된 이산화티타늄은 TTIP와 암모니아와 물만을 이용해서 긴 반응시간 없이 간단한 자기영상 방법으로 만들어졌습니다."

이산화티타늄을 연탄처럼 계층이 정렬된 계층적 다공성을 지닌 구조로 제작해 특성을 바꾼 다음 질소를 투입해 전기적인 특성까지 바꿔 인공광합성 효율을 개선한 겁니다.

빛을 이용해 인공광합성이 보다 원활히 이루어 질 수 있는 친환경적인 합성방법으로 광촉매 반응시간을 20분 정도로 단축한 것도 특징입니다.

이를 통해 인공광합성 효율은 약 2배, 질소 도핑으로도 효율성을 30%정도 높였습니다.

이산화티타늄의 나노구조화를 통해 기존 광촉매의 특성을 극대화함으로써 짧은 시간 안에 나노소재의 형태가 스스로 형성되는 제어기술의 새로운 지평을 열었습니다.

기공의 크기 조절과 질소도핑을 통한 전기적인 특성 제어를 통해 맞춤형 구조와 특성을 갖는 광촉매 소재를 용도와 목적에 맞게 사용할 수 있는 길도 열었다는 평가입니다.

[인터뷰:박정영, KAIST 교수·IBS 나노물질 및 화학반응연구단 그룹리더]
"이산화티타늄을 계층적 다공성으로 개조를 하고 질소 도핑을 통해서 구조적인 특성과 전기적인 특성을 동시에 바꾼 경우는 이 부분이 처음이라고 말씀드릴 수 있겠습니다."

질소 도핑과 계층적 다공성을 모두 지닌 신소재를 구현한 이번 연구성과는 세계적 과학지 '어드밴스드 머터리얼스 인터페이스 (Advanced Materials Interfaces)' 창간호의 메인 표지논문으로 선정됐습니다.

YTN 이정우[ljwwow@ytn.co.kr]입니다.