[이미디어= 황원희 기자] 햇빛을 이용해 오염 물질을 제거하는 새로운 소재가 개발됐다. 오하이오주립대학교 연구진은 부드러운 화학 젤과 전기방사 기술을 결합해 태양 전지, 가스 센서 및 자가 청소 기술에 널리 활용되는 이산화티타늄(TiO₂) 나노섬유 스트립을 제작했다고 밝혔다.

TiO₂ 나노입자를 활용한 태양열 연료 시스템은 대체 에너지원으로 유망하지만, 낮은 효율성과 복잡한 여과 시스템이 문제로 지적돼 왔다. 그러나 연구진이 구리를 첨가하자 ‘나노매트’라 불리는 새로운 구조가 형성됐으며, 공기와 물 속 오염 물질을 분해할 수 있을 정도로 충분한 빛 에너지를 흡수하는 데 성공했다.

오하이오주립대학교 연구진은 “물 위에 떠서 에너지를 생성하는 ‘담요’ 같은 구조물을 만드는 것은 쉽지 않은 일이었지만, 우리는 이를 가능하게 했고 실제로 작동한다는 점을 입증했다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 게재됐다.

이산화티타늄이 빛을 흡수하면 전자가 형성되며, 이는 오염 물질을 점진적으로 분해한다. 여기에 구리가 첨가되면서 나노매트의 촉매 반응이 더욱 강력해졌다. 실험 결과, 나노매트는 기존 태양 전지보다 자연 햇빛 아래에서 더욱 효과적으로 발전할 수 있음이 확인됐다.

연구진은 “이 나노매트는 발전기뿐만 아니라 물 정화 도구로도 활용될 수 있으며, 현재까지 보고된 최고 수준의 촉매 효율을 보였다”고 설명했다. 가볍고 쉽게 제거할 수 있는 이 섬유 매트는 물 위에서 떠다니며 작동할 수 있으며, 여러 차례 재사용이 가능하다는 점도 강점으로 꼽힌다.

특히 이 기술은 일부 태양 전지 시스템과 달리 독성 부산물을 생성하지 않기 때문에 친환경적이다. 구마 교수는 “안전한 소재로 만들어졌으며, 환경에 해를 끼치지 않는다”고 강조했다. 연구진은 이 기술이 개발도상국의 산업 오염 제거 및 오염된 강과 호수를 깨끗한 식수로 전환하는 데 기여할 것으로 전망하고 있다.

연구진은 나노매트의 상업적 확장 가능성에 주목하며, 다양한 산업에 적용할 수 있는 방안을 모색하고 있다. 이에 대량 생산이 가능한 기술을 보유하고 있으며, 이를 활용할 사람들이 필요하다고 밝혔다.

이 연구는 환경 개선뿐만 아니라 태양열 수소 생산 등 광촉매 응용 분야에서도 유망한 도구가 될 것으로 기대된다. 연구팀은 향후 나노매트의 성능을 더욱 최적화하는 방안을 검토할 계획이다.

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