햇빛이 연료로 바뀌는 순간, 영남대 연구가 그 길을 밝혔다

영남대 화학과 김근형 학부생, 세계적 학술지에 논문 게재
태양광 활용 CO₂ 전환 촉매 개발… 3.6배 효율 향상
IF 9.5 저널에 게재… 친환경 촉매로 탄소중립 기여

영남대 화학과 김근형 학생

태양빛이 연료로 바뀌는 과학이 영남대 실험실에서 현실이 됐다. 화학과 학생이 주도한 연구가 세계적 학술지에 실리며, 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 고효율 친환경 촉매 기술을 선보였다. 학부생의 주도 연구로 세계 과학계의 주목을 받았다.

영남대학교(총장 최외출)는 화학과 김근형 학생이 제1저자로 참여한 연구 논문이 세계적인 재료화학 학술지 Journal of Materials Chemistry A(IF 9.5)에 최근 게재됐다고 27일 밝혔다.

논문 제목은 'Function-orchestrated CaO/BiVO₄/rGO interfaces for efficient CO₂ methanation via coupled charge separation and adsorptive activation'으로, 태양광을 이용해 이산화탄소(CO₂)를 메탄(CH₄)으로 바꾸는 친환경 촉매 시스템을 개발한 연구다.

연구팀은 산화칼슘(CaO), 비스무트바나데이트(BiVO₄), 환원그래핀산화물(rGO, reduced graphene oxide)을 결합한 복합 촉매를 자가조립(Self-assembly) 방식으로 제작했다.

이 촉매는 각 물질이 서로 역할을 분담해 효율적으로 작동하도록 설계됐다. 산화칼슘은 이산화탄소를 흡착하고, 비스무트바나데이트는 가시광선을 흡수해 반응을 유도하며, 환원그래핀산화물은 전자를 빠르게 이동시켜 반응 속도를 높였다. 그 결과, 전자와 정공의 재결합이 줄어들어 기존 BiVO₄ 촉매보다 메탄 생산 효율이 약 3.6배 향상됐다.

특히 이번 연구는 이산화탄소가 포름산(formate)이나 메탄올을 거치지 않고 직접 메탄으로 전환되는 새로운 반응 경로를 밝혀냈다는 점에서 학계의 주목을 받았다. 조개껍질에서 얻은 산화칼슘과 저비용 그래핀 소재를 사용해 귀금속 없이도 높은 효율과 내구성을 확보하며, 환경친화적이면서도 경제적인 촉매 설계의 가능성을 제시했다.

김근형 학생은 "학부생으로서 주도한 연구가 세계적인 저널에 실리게 되어 매우 뜻깊다"며 "이번 성과가 태양광과 수소를 활용한 탄소 순환 기술로 발전하길 기대한다"고 밝혔다.

지도교수 강미숙 화학과 교수는 "이번 연구는 태양에너지를 이용해 이산화탄소를 유용한 연료로 바꾸는 기술로, 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 중요한 발판이 될 것"이라고 말했다.