호주 연구진, 바이오디젤 부산물로 수소 생산…빛에 반응하는 촉매 경로 확인

호주 원자력과학기술기구(ANSTO)는 16일 바이오디젤 생산 과정에서 남는 글리세롤을 빛으로 처리해 수소와 화학 원료를 동시에 만드는 연구 결과를 공개했다. 뉴사우스웨일스대 등이 참여한 실험에서는 촉매에 니켈과 코발트를 더하자 수소 발생 속도가 비교 대상 물질보다 약 10배 높아졌다.

촉매 조합에 따라 갈라진 생성물

글리세롤은 바이오디젤을 만드는 과정에서 생기는 부산물이다. 연구진은 황화아연·인듐을 바탕으로 한 광촉매에 소량의 니켈과 코발트를 붙였다. 광촉매는 빛을 받아 화학 반응을 일으키는 물질이다. 이 반응에서는 수소와 함께 글리세롤에서 유래한 다른 물질도 만들어진다.

논문 초록에 따르면 니켈·코발트가 없는 물질은 하이드록시아세톤 생성 경로가 우세했고 그 선택도는 94.9%였다. 두 금속을 더하자 글리세르알데하이드와 디하이드록시아세톤으로 이어지는 탈수소 경로의 선택도는 3.9%에서 34.8%로 높아졌다. 이는 실험 조건에서 생성물의 방향이 달라졌다는 뜻이지, 투입한 글리세롤 전부가 원하는 제품으로 바뀌었다는 의미는 아니다.

빛 켜고 끄며 촉매의 변화를 추적

연구진은 호주 싱크로트론의 X선 흡수 분광과 적외선 현미분광을 활용해 반응 중 촉매와 표면 분자의 변화를 살폈다. ANSTO에 따르면 빛을 비추면 니켈과 코발트의 화학적 상태가 바뀌고 빛을 끄면 되돌아갔다. 어두운 조건의 대조 측정도 해 빛의 영향을 X선 측정 자체의 영향과 구분했다.

이 연구의 성과는 촉매가 작동할 때 두 금속의 상태와 생성물 경로를 연결해 살펴본 데 있다. 다만 결과는 가시광선과 모의 햇빛을 이용한 연구 단계의 자료다. 산업 공정에서 쓰일 만큼 오래 작동하는지, 실제 부산물의 불순물을 견디는지, 수소와 화학 원료를 경제적으로 분리할 수 있는지는 이 자료만으로 판단할 수 없다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

자료: https://www.ansto.gov.au/news/sunlight-gives-biodiesel-by-product-a-second-life-as-hydrogen-and-valuable-chemicals
논문 초록: https://profiles.newcastle.edu.au/CuiYing-Toe/publications
논문 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127458