“오직 햇빛만으로 폐기물을 자원으로”…GIST, 태양광 기반 무전압 업사이클링 효율 95% 달성

작성일 08-04

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="uNcKes0CI9">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a0b0cdea422f29672615ba3771b5caaf657ca9f68cd15695b1e538d43b474de0" dmcf-pid="7jk9dOphwK" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="무전압 태양광 업사이클링 모식도." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082948473jheu.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="0P69dOphEf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082948473jheu.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            무전압 태양광 업사이클링 모식도.
           </figcaption>
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          <p contents-hash="07e364ccef1bf1ed03b0cc94af79329ab63255b9399e746d6f3deba335e0daca" dmcf-pid="zAE2JIUlOb" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 이상한 신소재공학과 교수팀이 태양광만으로 산업 폐기물을 고부가가치 화학물질로 전환하는 무전압 업사이클링 기술을 세계 최고 성능으로 구현하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="c1807e987253b6ccba74e2f16014ac8c6da0070c2f175529c6878e96904ac680" dmcf-pid="qcDViCuSsB" dmcf-ptype="general">무전압 업사이클링은 산업 폐기물이나 낮은 가치의 물질을 고부가가치 제품으로 재활용하는 기술이다. 재활용에 필요한 에너지를 신재생 에너지만으로 충족시켰을 경우 무전압 업사이클링이라 부른다.</p>
          <p contents-hash="3e75925cdc04968296a1cbd5ba894a7a3021298024dce6c20dd341f456bf6d16" dmcf-pid="Bkwfnh7vwq" dmcf-ptype="general">바이오디젤은 육·해·공 대규모 장거리 운송 분야에 가장 적합한 친환경 에너지원으로 주목받고 있지만 생산 과정에서 저가 폐기물인 글리세롤이 대량 발생한다. 비료 사용으로 인한 수질·토양 내 질산염 농도 증가가 사회적 문제로 지적돼 왔다. 글리세롤과 질산염에 대한 기존의 업사이클링 기술은 높은 외부 전압이 필요하고, 원하는 물질로 선택적으로 전환하기 어려워 상용화에 제약이 있었다.</p>
          <p contents-hash="6d8423b3f23e393f7d1e9a2b45c86a2535766908da9dd56a6b4d0f56ea43d22b" dmcf-pid="bng7PE5rOz" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 질산염 환원과 글리세롤 산화를 동시에 처리할 수 있는 니켈-철-인(Ni-Fe-P) 전기촉매를 개발하고 유기반도체 기반 광전극에 금속 호일 캡슐화 기술을 적용해 내구성을 크게 향상시켰다. 니켈-철-인 촉매는 니켈-철 합금에 인을 도핑시킨 것으로 금속 촉매의 전자구조를 조절시켜 높은 부식 저항성과 반응 선택성을 보인다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="aafeba705885e74b694e02dffbb2b045c2943b745b8df54f24ec5229675fd2a5" dmcf-pid="KLazQD1mm7" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="무전압 태양광 업사이클링 시스템의 실제 모습 및 성능과 타 연구와의 성능 비교." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082949768xiye.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="pvM5bLvaDV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082949768xiye.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            무전압 태양광 업사이클링 시스템의 실제 모습 및 성능과 타 연구와의 성능 비교.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="27a1bfadaa33158d712e2dd2e8115be9a799b5c9c4cfb25c293211ecedbf28bd" dmcf-pid="9oNqxwtsEu" dmcf-ptype="general">구리 호일 위에 전기증착한 니켈-철-인 촉매를 유기반도체 광전극과 결합해 광음극에서는 질산염 환원 반응, 광양극에서는 글리세롤 산화 반응을 동시에 구동하는 무전압 광전기화학 시스템을 구축했다. 외부 전력 없이 태양광만으로 두 가지 산업 폐기물을 동시에 업사이클링하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="e86af320bf058ed0c42862f8a3d8885e59c9c4cb5c0cecac57d7471918066708" dmcf-pid="2gjBMrFOEU" dmcf-ptype="general">이 시스템은 글리세롤을 포름산(개미산)으로, 질산염을 암모니아로 전환하며 전력 공급 없이도 두 폐기물을 동시에 고부가가치 화학물질로 변환할 수 있다. 실제 반응 실험에서 포름산과 암모니아 생산에 대한 패러데이 효율은 모두 95% 이상을 기록해 높은 반응 활성도와 선택성을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="75ae7e9d2c0af2eda1542748aee0d5853018404c4341d65c2b91da425fbd7795" dmcf-pid="VaAbRm3Iwp" dmcf-ptype="general">이번 연구는 암모니아뿐만 아니라 포름산 등 다양한 고부가가치 화학물질을 친환경적으로 생산할 수 있는 기술적 토대를 마련한 것으로 향후 화학·에너지 산업 전반에 폭넓은 파급 효과를 기대한다. 특히 유기반도체 광전극의 내구성을 크게 향상시켜 대면적 태양광 기반 화학 공정으로의 확장성도 높게 평가한다.</p>
          <p contents-hash="0cf4169325dc3e6035c3e6b732594a7748ee3e8552afc348f1c7aa27ce33a0e8" dmcf-pid="fNcKes0CE0" dmcf-ptype="general">이상한 교수는 “이번 연구는 외부 전력 없이 태양광만으로 작동하는 친환경 업사이클링 시스템의 상용화를 앞당긴 결정적인 기술적 돌파구”라며, “산업 폐기물을 고부가가치 화학물질로 전환하는 지속 가능한 공정 개발에 새로운 가능성을 연 성과”라고 평가했다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f324b3b979f89e5b07f9eb1eeef68ca417b811e3973dbfa2424282eecaec31e1" dmcf-pid="4jk9dOphD3" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이상한 신소재공학과 교수(왼쪽)와 김예준 석박통합과정생." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082951029oqku.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="UVnp4AHED2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/etimesi/20250804082951029oqku.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이상한 신소재공학과 교수(왼쪽)와 김예준 석박통합과정생.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="442c48453aac20e3849fdc62f0b5f894f8e2e1b71a6d5b87b511f8166a9b5101" dmcf-pid="8AE2JIUlwF" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
         </section> 
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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