[포쓰저널=이현민 기자] 폐플라스틱을 수소로 새활용 하는 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

6일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 나노입자 연구단 현택환 단장은 이병훈 고려대 KU-KIST 융합대학원 조교수, 김민호 경희대 교수팀과 공동으로 단 1g으로 시간당 3.7ℓ의 수소를 생산하는 세계 최고 효율의 촉매를 개발했다. 

해당 촉매를 폐플라스틱 광(光) 개질 반응에 적용했을 때 98%의 플라스틱이 수소로 전환되는 성능을 보인 것으로 나타났다.

IBS 연구진은 별도의 전기에너지나 열에너지 투입 없이 태양 빛만을 이용해 상온에서 원자 분산 촉매를 합성하는 방법을 개발했다. 

연구진은 이산화티타늄(TiO2)처럼 쉽게 구할 수 있는 상용 산화물을 지지체로 활용했다.

산화물 내부에는 산소가 빠져나가며 생긴 일종의 구멍(산소 결함)이 있다. 

연구진은 산화물에 태양 빛을 조사해 내부 산소 결함을 표면으로 이동시켰다. 

이후 표면에 노출된 산소 결함을 금속의 결합 자리로 이용했으며 금속 촉매들을 지지체의 표면에 균일하게 결합할 수 있었다.

연구진은 빛을 이용해 수소를 발생시키는 반응에서 새롭게 합성한 원자 분산 백금-이산화티타늄 촉매의 성능을 평가한 결과 1g의 촉매를 사용했을 때 1시간에 3.7ℓ의 수소가 발생한다는 사실을 발견했다.

플라스틱을 수산화칼륨(KOH) 용액에 녹인 뒤 촉매를 투입한 결과 개발된 촉매가 40시간 동안 98%의 폐플라스틱을 수소로 전환하는 성능을 보인 것으로 나타났다. 

기존 성능이 가장 우수하다고 보고된 촉매보다 10배 이상 높다는 것이 연구진의 설명이다.

이병훈 조교수는 “태양에너지를 사용해 친환경적으로 고성능 원자 분산 촉매를 합성할 수 있는 새로운 합성법을 제시한 성과”라며 “이 합성법은 여러 종류의 금속 촉매와 산화물에 범용적으로 적용 가능하다는 장점이 있다”고 말했다.

현택환 단장은 “사용하는 지지체 및 금속 촉매의 종류에 따라 광촉매, 열촉매 등으로 다양하게 합성할 수 있어 화학산업 비용을 크게 낮출 수 있을 것”이라며 “쉽고 빠르게 촉매를 합성할 수 있는 만큼 산업적 규모로의 확장이 용이할 것으로 보인다”고 말했다.

이번 연구 결과는 이날 오전 1시 국제학술지 '네이처 머티리얼스' 온라인에 실렸다.