한국과학기술원(KAIST)은 오지훈 교수 연구팀이 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환하는 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다고 3일 밝혔다.
최근 기후변화에 대응해 이산화탄소 등 온실가스를 자원화하는 기술이 활발히 연구된다.
이산화탄소를 전기화학적으로 환원시키면 수소, 일산화탄소, 메탄올 등이 생성되는데 이 가운데 2개 이상의 탄소로 구성된 에탄올·에틸렌 등 부가가치가 높은 다탄소화합물의 생산량을 높이는 것이 중요하다.
기존에는 다탄소화합물의 선택도를 높이기 위해 알칼리성 전해물 기반 촉매를 사용해왔지만, 이산화탄소가 촉매에 녹아 수명이 짧아지고 공정 비용도 비싸지는 문제가 있다.
연구팀은 값싼 중성 전해물 기반 구리 촉매를 이용해 수명을 늘리고 다탄소화합물 생성량도 높이는 데 성공했다.
이산화탄소 전환율은 22.6%로 기존 공정(5.9%)과 비교해 4배가량, 다탄소화합물 선택도는 62%로 2.4배가량 높다고 연구팀은 설명했다.
기존 연구는 이산화탄소 투입량을 늘리는 데만 집중했지만, 연구팀은 마이크로미터(㎛·1천분의 1㎜) 두께의 다공성 촉매에 적절한 이산화탄소의 최적 농도를 찾아내 성능을 높였다.
중성 전해물이기 때문에 이산화탄소가 녹지 않아 10시간이 넘도록 일정한 다탄소화합물 생성량을 유지하는 것으로 나타났다.
오지훈 교수는 “이산화탄소를 유용 물질로 전환해 산업적으로 활용하는 분야에서 공정 유지비용을 줄이는 것은 물론 촉매 전극 수명을 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘줄'(Joule) 지난달 호 특집 논문으로 실렸다.
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