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[IT뉴스]“이산화탄소→메탄연료 전환” DGIST, 핵심 광촉매 기술 확보

온카뱅크관리자

2026-07-28 09:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 인수일 교수팀, 기존 대비 메탄 생산 효율 65배 향상</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="PYQyJwEoHa">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="796e9d19ab9f42dff7b4c98c4a68f43427adac6cda2e95f40890b48ab758ed33" dmcf-pid="Qy6veEcnXg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 인수일(뒷줄) DGIST 교수 연구팀.[DGIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/28/ned/20260728085852867apmf.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="4DZn04V7YA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/28/ned/20260728085852867apmf.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 인수일(뒷줄) DGIST 교수 연구팀.[DGIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="d0fbd1b041df32c0dbdc0b8e141cc98003ff39a61b52866e8ec82a33fbaa7379" dmcf-pid="xWPTdDkLto" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 기후변화 주범 이산화탄소를 미래 연료인 메탄으로 전환하는 핵심 광촉매 기술 확보에 성공했다.</p>
          <p contents-hash="e21adb17eec8ed62a76ac2d0c51e9ac0d8acba740b2aafaf5aac701c68b6f6a6" dmcf-pid="yMvQHq71tL" dmcf-ptype="general">DGIST(대구경북과학기술원) 에너지공학과 인수일 교수 연구팀은 미국 캘리포니아공과대학교(Caltech) 윌리엄 고다드 교수 연구팀과 공동으로, 서로 다른 역할을 하는 두 종류의 조촉매를 결합해 태양광으로 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 광촉매의 성능을 크게 높이고, 그 작동 원리를 규명했다.</p>
          <p contents-hash="bbf47715d983c3eff6991852e88fe9bbb0951f8911e600b39ca9b38c840ca9c3" dmcf-pid="WRTxXBztYn" dmcf-ptype="general">이산화탄소는 기후변화를 일으키는 대표적 온실가스다. 최근 이산화탄소를 단순히 줄이는 데서 나아가, 연료나 화학 원료 등 유용한 자원으로 전환하는 기술이 주목받고 있다. 특히 광촉매 기술은 태양광을 에너지원으로 활용해 이산화탄소를 자원으로 바꿀 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 하지만 기존 이산화탄소 광환원 촉매는 비효율적인 전하 이동과 느린 다전자 반응 속도로 활용이 제한적이었다.</p>
          <p contents-hash="c5a78978a3f0907071a35514ee26946ea7d4fd65278a14fff3349d90a0fc9af2" dmcf-pid="YeyMZbqFXi" dmcf-ptype="general">연구팀은 대표적인 광촉매 소재인 이산화티타늄(TiO₂) 표면에 2차원 소재인 몰리브덴셀레나이드(MoSe₂)와 백금(Pt) 나노입자를 결합한 삼원계 구조의 ‘Pt/TiO₂-MoSe₂’ 광촉매를 개발했다. 두 조촉매가 서로 다른 역할을 수행하도록 설계해 빛으로 생성된 전자가 이산화탄소 환원 반응에 효율적으로 활용되도록 했다.</p>
          <p contents-hash="912af3e4d3cf5d5b141c9b146b33dfdb6223c820d0819fc7f63f4daa482b55ec" dmcf-pid="GdWR5KB35J" dmcf-ptype="general">MoSe₂는 쉽게 뭉치거나 변형돼 안정적으로 유지하기 어렵다는 한계가 있다. 연구팀은 TiO₂와 MoSe₂가 맞닿는 계면을 정밀하게 설계해 TiO₂에서 MoSe₂로 전자가 지속적으로 전달되도록 했으며, 이를 통해 불안정한 1T-MoSe₂ 구조를 안정적으로 고정하고 촉매의 활성과 안정성을 높였다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dfbf59e2b11be107c6981ef65b239ddc2c5ea116872a976bf229a815e10e14d2" dmcf-pid="HJYe19b0Yd" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="광촉매 구조 및 집광 시스템 조건에 따른 이산화탄소 환원 효율 비교 및 다전자 환원 반응 메커니즘 모식도.[DGIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/28/ned/20260728085853092ctaz.png" data-org-width="464" dmcf-mid="6ezD2id8tN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/28/ned/20260728085853092ctaz.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            광촉매 구조 및 집광 시스템 조건에 따른 이산화탄소 환원 효율 비교 및 다전자 환원 반응 메커니즘 모식도.[DGIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="3c595328aaa5797744168fa746450337260404bcafd101a1f1cb41096a2123c8" dmcf-pid="Xg5Lp8fzGe" dmcf-ptype="general">또한 백금 나노입자가 빛으로 생성된 전자를 빠르게 모아 환원 반응을 촉진하도록 했다. MoSe₂가 이산화탄소 반응이 일어나기 쉬운 환경을 만들고, 백금이 전자의 이동을 도우면서 두 조촉매가 상호 보완적으로 작용하는 구조다.</p>
          <p contents-hash="e7e6b2b0a9c708773e025925e103c470b0a0836cf1b9371adbce9f14a6cba07e" dmcf-pid="Za1oU64qZR" dmcf-ptype="general">개발된 광촉매는 빛을 한곳에 모으는 집광형 반응기에서 메탄 생산량 17.81 μmol/g을 기록했다. 이는 일반적인 광조사 조건보다 약 3배, 기존 TiO₂ 광촉매보다 약 65배 높은 성능이다. 연구팀은 실험과 이론 계산을 통해 집광에 따른 광자 공급 증가와 촉매 계면에서의 효율적인 전자 이동이 메탄 생산 성능을 높이는 핵심 요인임을 확인했다.</p>
          <p contents-hash="cc020c4ac855f6c116b334a107410833d4866100fe8d933752e9c09e3afaaadd" dmcf-pid="5NtguP8BtM" dmcf-ptype="general">인수일 교수는 “이 기술은 태양광과 물, 이산화탄소만을 이용해 별도 외부 에너지없이 메탄 연료를 생산하는 인공 광합성 시스템 핵심 촉매로 활용될 수 있다”면서 “향후 온실가스 배출원에서 이산화탄소 포집 및 자원화하는 CCU 설비에 적용해 탄소중립에 기여할 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="9e25e5c97a52bf17e04f3e76c94ae25fa6b35c9e6abf1f87cbe6c97f1a6aab4c" dmcf-pid="1jFa7Q6bYx" dmcf-ptype="general">한국연구재단 나노미래소재원천기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy’에 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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