화학뉴스

국내 연구진이 이산화탄소(CO2)를 고부가가치 화합물로 전환시키는 고효율 촉매 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부 청정에너지연구센터 오형석‧이웅희 박사 연구팀은 베를린공과대학과 공동 연구를 통해 인공광합성의 주요 연구 분야인 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템에서 높은 효율로 일산화탄소를 얻을 수 있는 나노 크기의 산호 형태를 보유한 은(Ag) 촉매 전극 및 대면적 시스템을 개발했다고 6월30일 밝혔다.
인공광합성 시스템은 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 고부가가치 화학물질로 전환하는 기술로 환경오염 없이 이산화탄소를 제거하고 유용한 화학물질을 얻을 수 있다.
최근에는 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 분야가 높은 관심을 받고 있다.
기존 이산화탄소 전환 연구는 액체 상태에서 주로 진행돼왔으나 액상에서는 전극을 물에 담근 형태로 성능을 측정하기 때문에 이산화탄소가 물에 잘 녹지 않아 투입 에너지에 비해 충분한 효율을 얻지 못하고 있었다.
액체가 아닌 기체 상태에서 이산화탄소를 전환하는 시스템이 개발돼 효율을 높일 수 있을 것으로 기대됐으나 시스템에 적용할 수 있는 촉매나 전극에 개발에 대한 연구는 미진한 편이었다.
연구진은 일산화탄소 생성 효율이 높은 기체 상태에서 이산화탄소 전환 시스템용으로 나노 크기의 산호 형태 모양을 보유한 은 촉매 전극을 개발했다.
해당 촉매는 기존 은 촉매에 비해 반응에 필요한 에너지가 적으며 기존 액상 시스템에 비해 100배 이상의 일산화탄소를 생성할 수 있는 것으로 확인됐다.
또 이산화탄소 환원 시스템의 전극을 실험실 수준에서 벗어나 실용화할 수 있도록 대면적화에도 성공했다.
연구진은 실시간 X-선 흡수 분석법으로 염소이온을 통해 제조한 산호 형태의 은 나노 전극 촉매가 높은 표면적 및 다공성 구조로 높은 물질 전달능력을 나타내는 것, 즉 높은 이산화탄소 전환 효율을 보인다는 것을 확인했다.
오형석 박사는 “나노미터 크기의 산호 형태 은 촉매 전극의 개발을 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 전류 밀도 및 성능을 크게 향상시키고 추후 연구방향을 제시했다”며 “연구를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 연구 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 강조했다.
연구 결과는 에너지 환경 분야 국제학술지 나노 에너지 최신호에 게재됐다. (K)