햇빛 이용 '제로에너지' 공정 통해 메탄을 유용한 물질로

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 햇빛을 이용해 메탄을 화학원료 등으로 널리 쓰이는 물질인 메탄올로 바꾸는 공정을 개발했다. 메탄은 천연가스와 셰일가스의 주성분이지만 기후변화를 일으키는 기체인데 에너지 소모를 이를 고부가가치 화학물질로 전환할 가능성을 보여준 것이다.

한국연구재단은 문준혁 서강대 교수 연구팀이 전기화학적 촉매를 이용해 상온에서 메탄을 산화해 메탄올로 전환하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

문준혁 교수와 함께 연구를 주도한 이재현(왼쪽), 양지우 연구원(오른쪽).(사진=한국연구재단)

연구팀은 산소를 저장하고 운반하는 데 유리한 구리산화물과 세륨산화물이 혼합된 전이금속 산화물을 촉매로 이용했다. 이후 산화반응을 촉진하기 위해 촉매에 전기를 걸어 상온에서 메탄의 전환반응을 유도했다.

그 결과, 상온에서 기존 화학촉매의 전환율을 넘는 메탄·메탄올 전환율과 80%가 넘는 메탄올 선택도를 달성했다.

연구팀은 또 태양전지를 연결해 외부전원 공급 없이도 메탄 전환이 가능한 제로에너지 화학공정을 제시했다. 기존에는 메탄을 산화하기 위해 고온의 촉매반응을 이용했는데 이 과정에서 큰 에너지와 대규모 공정이 필요했다. 다양한 부산물이 만들어졌는데 이를 해결한 것이다.

연구팀은 메탄의 화학적 전환을 통해 화학공정을 친환경 공정으로 대체할 수 있을 것으로 기대했다.

문준혁 교수는 “태양전지를 이용한 ‘제로에너지’ 시스템으로 메탄을 전환하는 화학반응 시스템을 만들었다”며 “메탄의 전기화학적 산화에 높은 활성을 갖는 전이금속산화물 촉매를 이용해 화학촉매를 능가하는 전환율을 달성했다”고 말했다. 문 교수는 “이 기술은 기후변화 물질인 메탄을 줄이며 동시에 고부가가치 화학물질로 전환하는 친환경 화학공정의 전형이 될 것”이라고 덧붙였다.

연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 지난 15일자에 게재됐다.