미국 연구진이 기후 변화와 관련이 있는 온실 가스는 줄이면서 동시에 에너지를 생산할 수 있는 방법을 개발했다고 보고했다. UCF(University of Central Florida) 연구진이 보고한 이번 연구는 금속-유기 프레임웍(MOF, metal-organic frameworks)이라고 합성 물질 안에서 이산화탄소가 해가 없는 유기 물질로 분해될 수 있는 화학 반응을 일으킬 수 있도록 한 것이다. 관련 연구는 J. of Materials Chemistry A에 보고되었다.

연구팀은 인공 광합성 과정이 이산화탄소와 태양 빛을 이용해서 식량을 변환시키는 것과는 달리, 이번 연구는 태양 연료를 만들어내는 것이라고 설명했다. 자세한 공정은 유튜브를 통해 볼 수 있다 (https://www.youtube.com/watch?v=cdTuwe2SruA&feature=youtu.be).

세계의 과학자들이 오랫동안 추구해 오던 것 중에 하나는 가시광선을 화학적인 형태로 변형시키는 것이었다. 자외선은 이산화 티타늄과 같은 재료에서 반응을 일으킬 수 있을 만큼 충분한 에너지를 제공하지만, 자외선은 태양에서 지구가 받아들이는 빛의 약 4% 정도이다. 하지만, 태양빛의 대부분인 가시 광선을 흡수해서 이산화탄소를 연료 형태로 변형시키는 재료를 거의 없었다. 따라서 가시 광선을 흡수할 수 있는 재료를 찾고자 다양한 시도가 있었지만, 이 영역의 빛을 흡수할 수 있는 재료는 희귀하고 값비싼 재료인 백금, 레늄과 이리늄들이여서 화학 반응에 이용되기에는 어려움이 있었다.

이번 연구는 비독성 금속인 티타튬을 사용해, 빛을 흡수하는 안테나 같은 유기 물질을 첨가함으로 화학 반응이 일어날 수 있는지를 조사한 것이다. 빛 수확기로 사용된 분자는 N-alkyl-2-amoniterephthalates라는 분자로 MOF에 삽입했을 때 특정한 색깔의 빛을 흡수할 수 있도록 디자인 될 수 있었다. 이번의 경우는 파란색을 흡수하도록 디자인 되었다고 연구팀은 말했다.

연구팀은 파란색의 LED 광 반응기를 이용해서 이산화탄소가 두 개의 탄소 환원 형태인 포르메이트와 포름아마이드(태양 연료)로 변환될 수 있으며, 공기를 깨끗하게 할 수 있음을 보였다.

연구팀은 반응을 조절해서 더 많은 양의 탄소를 보다 효과적으로 환원시킬 수 있는지를 연구할 계획이다. 또한 가시 광선 중에서 다른 파장을 이용할 수 있는 합성 재료를 만들 수 있는지도 조사할 예정이라고 밝혔다.

이번 연구가 성공적으로 진행된다면, 온실 가스를 줄이는데 획기적인 방법이 될 것이라고 연구팀은 주장했다.