[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 공동연구를 통해 지구 온난화 주범인 이산화탄소를 에틸렌·에탄올 등 고부가가치 화학원료 만들어내는 새로운 촉매 기술을 개발했다. 이산화탄소 전환기술은 경제적 가치 창출뿐만 아니라, 이산화탄소 저감에도 이바지할 수 있어 기후 변화 대응의 핵심기술로 발전할 전망이다.
한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 황윤정 박사 연구팀은 KAIST 김형준 교수 연구팀과 함께 이산화탄소를 산업에서 활용 가능한 탄소화합물로 만들어내는 새로운 전기 촉매 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
KIST 연구진은 구리 촉매 소재에 '세리아'라는 금속산화물을 도입, 나노 계면을 조절함으로써 다탄소 화합물 선택도를 향상시킬 수 있는 신규 촉매 설계 기술을 개발했다. 균일한 구리 촉매 표면은 다탄소 생성물 합성에 적절치 못하다는 이전의 연구 결과를 바탕으로, 다양한 화합물 만들 수 있도록 서로 다른 소재를 도입하는 접근법을 사용했다.
연구진이 도입한 금속산화물 '세리아'는 구리와의 계면에서 전자 및 화합물의 교환이 가능해 촉매 반응에 기여했다. 구리 나노입자 단일 촉매의 경우 에틸렌·에탄올의 생성전류 선택도가 40% 미만이었는데, KIST 연구진이 개발한 촉매는 65%로 높은 생성전류 선택도를 보였다.
또한, KIST 연구진은 계산·화학적 모델링을 통해 계면에서의 촉매 다양성 반응 원인을 규명했다. 특히, 구리와 세리아의 계면 조절을 통해 이산화탄소 전환 생성물의 비율을 조절할 수 있었고, 결과적으로 일산화탄소나 메탄과 같이 탄소가 하나인 화합물에 비해, 에틸렌·에탄올 등의 다탄소 화합물의 비율을 향상시키는 구조를 찾을 수 있었다.
KIST 황윤정 박사는 "이산화탄소 전환 생성물의 다양성을 높이는 촉매 소재의 연구가 도전적이지만 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다. 황 박사는 이어 "이번 연구로 밝혀진 촉매 반응의 이해와 촉매 소재 개발 전략은 다탄소 화합물 합성 성능 향상에 기여해 이산화탄소 활용 기술의 실용화 가능성을 높일 것"이라고 전망했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 기후변화대응기술개발사업으로 수행됐으며, 연구 결과는 에너지 분야 최고 수준 과학전문지인 'ACS 에너지 레터스' 최신호에 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지