Artificial photosynthesis harnesses clean and sustainable solar power to catalyze the conversion of CO2 and H2O molecules into valuable chemicals and O2. This sustainable approach combines energy conversion with environmental pollution control. Non-oxide photocatalysts with broad visible-light absorption and suitable band structures, hold immense potential for CO2 conversion. Nevertheless, they still face numerous challenges in practical applications, particularly in CO2 conversion with H2O. Surface modification and functionalization play the significant role in improving the activity of non-oxide photocatalysts. Multifarious strategies, such as cocatalyst loading, surface regulation, doping engineering, and heterostructure construction, have been explored to optimize light harvesting, bandgap driving force, electron–hole pairs separation/transfer, CO2 adsorption, activation, and catalysis processes. This review summarizes recent progress in surface modification strategies for non-oxide photocatalysts and discusses their enhancement mechanisms for efficient CO2 conversion. These insights are expected to guide the design of high-performance non-oxide photocatalyst systems.

지구온난화 문제 해결을 위한 지속적인 노력과 더불어 온실가스의 국제적 배출 규제는 더욱 강화되고 있다. Non-CO2 사업단은 온실가스의 종류와 발생원에 따른 적합 기술을 선택적으로 개발함으로써 기술별 균형을 추구하고 발생원에 대한 대응방안을 모색하고 있다. 주로 화학, 전자, 자동차, 선박과 같은 수출주력산업에서 발생하므로 향후 무역규제와 연계될 경우 그 파급효과가 클 것으로 예상된다. 선택적, 집중 투자와 효율적인 관리를 통하여 우리나라 온실가스저감 목표 달성에 일조하고 수출주력산업에 도움이 될 것으로 기대한다. 본 연구는 Non-CO2 사업단개발기술, 특히 멤브레인 관련기술에 관한 토의이다. ※ 환경부 글로벌탑 환경기술개발사업 중 “Non-CO2 온실가스 저감기술개발 사업”의 지원으로 수행되었다.

본 연구는 우리나라의 1990-2014년 시계열 자료를 활용하여 물 효율성, 경제성장, 전력생산 및 이산화탄소 배출 간의 장·단기 인과관계를 실증적 으로 분석하였다. 기존 연구들이 경제성장, 이산화탄소 배출 및 전력 및 에너지에 국한되어 분석을 한 반면 본 연구는 기존 변수들과 더불어 물 효율성과의 관계를 설명하였다는 기여를 가지고 있다. 실증분석결과를 살펴보면, 네 변수들은 단기조정관계를 통해 장기적으로 균형상태에 도달한다는 것과 변수들 간의 인과관계에서 이산화탄소 배출과 경제성장은 물 효율성의 원인이 되고 이산화탄소 배출과 경제성장 및 물 효율성은 전력생산의 원인이 된다는 사실을 발견하였다. 또한 물 효율성에 대한 장기 영향계수 추정결과를 통해 전력생산의 증가와 경제성장 및 이산화탄소 배출의 감소는 물 효율성을 증가시키며, 일정 수준 이상의 경제성장은 물 효율성의 증가속도를 감소시킨다는 경제성장과 물 효율성의 역U자형 관계를 확인하였다.

정부의 국가 중기 온실가스 감축목표를 대내외적으로 공표함에 따라 온실가스 감축에 대한 필요성이 절실해져 온실가스 감축을 위한 기술개발이 활발하지만, 정확한 Non-CO2 온실가스 배출량 파악이 어렵고 감축기술에 대한 조사가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 감축기술 적용이 가능한 Non-CO2(N2O) 온실가스 배출원을 파악하고 예상 감축량을 마련하는데 그 목적을 두었다. N2O는 대부분 경제 산업활동의 인위적 요소로 인해 발생하며 1970년 산업혁명 이후 꾸준히 증가하는 추세이다. N2O는 연료 연소(고정연소, 이동연소), 산업공정(질산 제조, 아디프산 제조 및 카프로락탐 제조), 폐기물소각공정에서 주로 발생되고 있다. N2O 온실가스 배출량은 IPCC 가이드라인의 기본 배출계수를 적용하여 산정하였고, 산정값들의 평균증가율을 적용하여 배출량을 2020년까지 전망하였는데, 연료 연소 중 고정연소의 2020년 N2O 배출량은 총 5,230,760 tCO2eq으로 전망되었고 이 중 에너지산업 부문의 배출량 전망치가 50％ 이상을 차지하였다. 이동연소의 N2O 배출량은 2020년 기준으로 총 1,277,739 tCO2eq으로 전망되었고 총 배출량의 90% 이상이 도로수송의 배출량이 차지할 것으로 전망하였다. 폐기물소각과 미산정배출원(SCR/SNCR)의 N2O 배출량은 2020년 기준으로 각각 총 19,419 tCO2eq, 2,546,502 tCO2eq으로 전망되었다.

2012년 11월 카타르 도하에서 열린 유엔 기후변화 당사국총회 COP18 장관급회의에서는 올해 말 그 시한이 종료되는 도쿄의정서를 대신할 ‘도하합의’를 도출하였다. 2020년까지 교토의정서를 연장하고, 모든 선진국과 개발도상국이 같이 적용받는 구속력 있는 온실가스 감축안을 2015년까지 만들기 위한 기반을 조성하자는 내용이 주요골자이다. 그간 우리나라는 2010년을 기준으로 세계 이산화탄소 배출량의 1.7%를 차지하고 세계에서 8번째로 이산화탄소를 많이 배출하는 국가가 되었다. 이에 2015년 합의될 온실가스 규제에서 우리도 상당부분 배출량감소를 요구받을 전망이다. 온실가스를 발생시키는 다양한 경로 중의 하나는 산불발생으로 생성되는 산림의 바이오매스 연소이다. 교토의정서 이후 각국은 산불발생으로 인해 유발되는 온실가스인 이산화탄소와 비이산화탄소의 정량적이고 과학적인 방법을 연구 개발하고 있다. IPCC(International Panel on Climate Change)는 접근방법과 기본자료를 이용하여 배출량을 분석하는 수준1과, 국가고유활동 자료나 배출계수를 이용하여 배출량을 분석하는 수준 2, 국가 고유자료와 방법 모두를 이용하는 수준3을 제시하는데 우리나라도 수준 2나 3의 단계로 진입하는 다각도의 노력을 벌이고 있다. 본 연구는 우리나라 고유 배출계수 개발을 위해, 수관화의 위험이 높은 소나무의 바이오매스 연소에 따른 CO2/non-CO2 배출량을 정량적으로 추정하기 위한 작업의 하나로 이루어졌다. 실험방법은 삼척소재 소나무를 대상으로 영급별로 생엽과 굵기 10mm이하의 가지를 채취하여 콘칼로리미터와 NDIR분석기로 연소 시 배출되는 CO2, CO, NO, CH4, N2O의 배출량을 분석하였다. 실험조건은 10cm×10cm×5cm의 방형틀을 채우는 생엽과 가지부분을 건조기에 건조하여 더 이상 중량변화가 없을 때까지 실험하여 얻은 값을 사용하였으며, 결과값은 3회 측정한 평균값이다.