국내 연구진이 이산화탄소(CO2)를 포름산(Formic Acid)으로 바꾸는 촉매를 개발했다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 권영국 교수 연구팀이 성균관대, 대구경북과학기술원(DGIST) 연구팀과 함께 고성능 주석 산화물 촉매를 개발했다고 발표했다.
최근 이산화탄소에 전기를 가해 고부가가치 화합물이나 연료로 바꾸는 기술이 주목받고 있으나 경쟁력을 갖추기 위해서는 값싸고 성능 좋은 촉매가 필요한 것으로 파악된다.
현재는 촉매로 고가의 귀금속이 사용되고 있으나 연구팀은 저렴한 비귀금속인 주석 기반 촉매로 포름산 생산 촉매를 개발하는데 성공했다.
포름산은 식품, 가죽 처리, 제약산업에 널리 쓰이며 최근에는 연료전지 연료와 수소 저장체로도 주목받고 있다.
연구팀이 개발한 촉매는 기존 상용 주석 산화물 소재와 비교해 에너지 소모가 적고 개미산 생산 속도가 19배 이상 우수하며 반응 부산물(수소) 생성도 70% 적은 것으로 확인됐다.
기존 주석 촉매는 값은 싸지만 반응 속도가 느리고 반응 부산물 생성이 많다는 문제가 있었으나 연구팀은 촉매 입자에 1나노미터 이하 초미세 균열을 내는 양이온 주입 기술을 이용해 해결했다.
초미세 균열 사이에서 반응물이 갇히면서 반응에 필요한 에너지가 줄고 반응 부산물 생성이 효과적으로 억제된 것으로 파악된다.
권영국 교수는 “주석 입자 내 원자 수준 틈을 제어하는 기술을 통해 고부가 포름산의 생산 속도와 선택성을 획기적으로 확대할 수 있었다”며 “연구에서 제안한 기술은 다양한 전기화학 촉매 연구 분야로 확장이 가능해 의의가 크다”고 강조했다.
연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)에 온라인 공개됐으며 연구는 한국연구재단의 중견과제 카본 투 엑스(Carbon to X) 기술개발 사업 지원을 받아 진행됐다. (K)