부경대 김창우 교수, 고효율 '인공광합성 장치' 개발

부경대는 인쇄정보공학과 김창우(사진) 교수가 차세대 신재생에너지 생산기술로 떠오르는 인공광합성 기술의 상용화를 위한 고효율 이산화탄소 환원장치를 개발했다고 16일 밝혔다.

김 교수는 광 전극을 활용해 이산화탄소 변환의 반응 효율성을 뜻하는 패러데이 효율이 85%에 이르는 이산화탄소 환원장치를 개발했다.

이산화탄소 환원장치란 식물이 엽록소를 이용해 이산화탄소를 산소와 녹말로 바꾸는 것처럼 반도체 소자를 이용해 이산화탄소를 인공적으로 환원시켜 메탄올, 에탄올 등 유용한 연료를 생성하는 장치다. 이 장치는 산화 광 전극과 구리전극, 염화나트륨 전해질로 구성돼 있다.

이 장치에 이산화탄소를 투입하면 환원작용으로 포름산이 형성되고 포름산은 포름알데히드, 메탄올 등으로 전환된다.

이 때 환원과정에서 사용된 전자를 다음 단계에서도 최대한으로 사용해 장치의 효율을 높이기 위한 연구가 세계적으로 이뤄지고 있다.

김 교수는 이 장치의 산화 광 전극에 일반적으로 사용하는 둥근 형태의 나노 입자 대신 플레이트 형태의 마이크로 크리스털 전극인 비스무스 바나데이트(BiVO4) 광 전극을 적용해 인공광합성 실험을 진행했다.

실험 결과 이산화탄소 환원작용에 사용된 전자의 85%가 포름알데히드 형성 반응에 사용된 것으로 나타났다. 이 과정의 효율을 80% 이상으로 끌어올린 것은 이번이 학계에서는 처음이다.

김 교수는 한국인공광합성연구센터(KCAP) 강영수 교수 연구팀과 공동으로 이 연구결과를 담은 논문을 최근 발표했다.

이 논문은 화학 분야의 저명 국제학술지 에이시에스 카탈리시스(ACS Catalysis)에 게재됐다.

부산=전상후 기자 [e-mail]