화학뉴스

국내 연구진이 고분자 코팅한 나노입자 촉매로 이산화탄소(CO2)를 획기적으로 줄이는 기술을 개발했다.
장종현, 박현서 한국과학기술연구원(KIST) 연료전지연구센터 박사팀은 특정 고분자로 코팅해 만든 금 나노입자로 촉매를 만들어 이산화탄소 전환 반응의 활성과 안정성을 높였다.
해당 기술은 앞으로 온실가스 저감 및 이산화탄소 전환 기술의 실용화에 기여할 것으로 전망된다.
이산화탄소 농도는 2017년 405ppm으로 산업화 이전 시대와 비교해 약 40% 정도 증가한 것으로 보고되고 있다.
이에 따라 지구의 대기온도가 평균 섭씨 1도 정도 높아졌으며 해수면도 약 88mm 상승한 것으로 알려졌다.
과학계에서는 지구온난화에 따른 기후재앙에 대비하기 위해 대기온도 증가를 섭씨 3도 이하로 제한하고 공기 중 이산화탄소 양은 1조7000억톤 이상 저감해야 한다고 판단하고 있다.
이산화탄소를 저감하는 기술의 하나로 태양광 및 풍력발전 같은 신재생에너지를 이용한 이산화탄소 전기 분해(환원)법이 주목받고 있다.
온실가스를 줄이고 동시에 일산화탄소와 탄화수소와 같은 유용한 화학물질을 얻을 수 있는 것이 장점이며 반응 촉매로는 금, 은 등의 나노입자를 사용하고 있어 상업적 경쟁력을 갖추기 위해서는 소재 및 제조공정에서 비용 절감과 성능 증대를 동시에 구현할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
KIST 연구진은 촉매로 사용되는 이산화탄소 환원용 금 입자를 제조할 때 PE(Polyethylene) 고분자를 금 입자 표면에 코팅해 기존 금 입자에 비해 활성과 선택성이 약 30%, 촉매의 내구성도 약 20% 이상 증가하는 것으로 나타났다고 밝혔다.
또 고분자 코팅은 촉매 보호막 역할을 하는 동시에 이산화탄소를 잘 흡착시키는 역할을 하여 금 입자의 반응성과 내구성을 향상시키는 것으로 파악되고 있다.
연구진은 고분자 용액을 이용한 액체 스퍼터링 공정을 개발해 고분자 코팅된 금 입자 생산을 용이하게 함으로써 향후 상업적인 촉매 제조 및 경제적인 온실가스 저감 기술을 위한 토대가 될 것으로 기대하고 있다.
장종현 KIST 박사는 “새로 개발한 촉매 기술은 활성과 내구성이 우수하고 양산이 쉽다”면서 “이산화탄소 전기분해 장치의 귀금속 촉매 사용량 및 공정 비용 절감에 기여할 것으로 기대된다”고 강조했다.
과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국 이산화탄소 포집 및 처리 연구개발 센터(KCRC)의 KOREA CCS 2020 사업으로 수행된 연구결과는 촉매 분야의 국제학술지인 「응용 촉매 B: 환경」 최신호에 논문으로 실렸다. <강윤화 기자>