포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 최원용 환경공학부 교수통합과정 이신비 씨 팀이 화학환원제 없이 햇빛을 이용해 녹조 현상을 유발하는 오염원, 질산이온만을 골라 질소로 전환하는 광촉매소재를 세계 최초로 개발했다고 14일 밝혔다.
연구결과는 영국왕립화학회(RSC)가 발행하는 에너지 환경 분야 최고 권위 학술지 '에너지와 환경과학'지 뒷표지에 실렸다. 같은 학회가 발행하는 '케미스트리 월드'에서는 기사를 통해 소개했다.
기존 탈질 공정은 고에너지는 물론 수소 가스나 메탄올, 포름산과 같은 환원제를 필요로 한다. 물론 환경에 해가 없는 태양광을 그 에너지원으로 활용하려는 시도는 계속 있어왔지만 대부분이 많은 환원제를 필요로 해 경제성이나 현실성 면에서 문제가 많았다.
이 연구는 빛을 쬐면 생기는 정공과 전자가 일으키는 계면반응으로 산화와 환원 반응을 유도하는 반도체 소재, 광촉매를 이용하는 아이디어에서 출발했다.
연구팀은 이중 금속 나노입자와 그래핀 옥사이드가 담지된 이산화 티타늄 기반 광촉매를 새로 합성했다. 이 광촉매는 별다른 화학환원제가 없이도 600ppm의 질산이온을 100% 환원하는 한편, 98%가 질소로 변환되는 결과를 얻었다.
이 광촉매는 물 분해 반응을 통해 수소를 발생시키고 이 수소를 바로 환원제로 사용하도록 되어 있는 특성을 가져 화학환원제를 필요로 하지 않으면서 기존의 탈질 수처리 촉매의 문제를 개선했다. 특히 이 촉매는 탈질 반응 중 부산물로 생성되는 아질산 이온이 거의 생겨나지 않아 환경친화적인 특성을 가졌다는 점에서 더욱 의미 있는 성과로 주목받고 있다.
이번 성과는 한국연구재단의 리더연구사업의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
