국내 연구진이 이산화탄소(CO2)를 원료로 알릴알코올(Allyl Alcohol)을 만드는 기술을 개발했다.
광주과학기술원(GIST) 환경·에너지공학과 이재영 교수팀이 이산화탄소를 이용해 고부가가치 화합물 알릴알코올을 세계 최고수준인 부분고전류밀도로 생산할 수 있는 전기화학 전환기술을 개발한 것으로 알려졌다.
자체 개발한 환원전극촉매 구리인(CuP2)과 산화전극촉매 니켈철(NiFe)을 양극간 간격이 없는 막-전극접합체로 구성해 탄소 원자수가 1개인 이산화탄소를 탄소 원자 수가 3개 이상의 다탄소 고부가가치 화합물(C3+)인 알릴알코올로 선택적 전환을 통해 생산함으로써 경제성이 있는 전기화학 이산화탄소 포집·저장·활용(CCUS)의 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.
알릴알코올은 이중 결합을 가진 알릴기와 수산기를 함께 포함한 구조로 다양한 화학반응에 활용될 수 있는 유용한 물질이며, 특히 플래스틱, 접착제, 살균제, 향료 등 여러 산업 분야에서 고분자 화합물 합성에 필수적인 원료로 사용되며 산업적 가치가 매우 높다. 
전기화학적 이산화탄소 환원기술은 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 유용한 물질로 전환할 수 있는 탄소중립 시대의 핵심 기술이지만 알릴알코올과 같은 탄소 원자 수가 3개 이상인 고부가가치 화합물을 선택적으로 생산하는 것은 패러데이 효율이 15% 미만으로 매우 낮으며 반응경로가 복잡하고 중간체의 안정성도 떨어져 기술적인 제약이 컸다.
특히, 액체 상태의 고부가가치 화합물은 탄소-탄소(C-C) 결합을 만드는 것이 까다롭고 반응 중간체의 안정성이 떨어져 생산이 어려운 것으로 알려져 있다.
하지만, 연구팀이 개발한 기술은 66.9%의 패러데이 효율을 달성해 기존 최고기술보다 효율이 약 4배 높고 불필요한 부산물 생성을 최소화하면서 원하는 물질만 선택적으로 생산할 수 있는 촉매의 탁월한 선택성을 입증한 것으로 알려졌다.
또 전극 단위면적당 1100mA를 인가할 수 있는 공정에서 735.4mA의 부분전류밀도와 1643마이크로몰의 생산 속도를 기록하며 세계 최고수준의 성능을 입증했다.
고부가가치 화학물질인 알릴알코올을 안정적으로 대량생산할 수 있게 되면서 실제 산업 현장에서 활용될 가능성이 확대되고 있다.
특히 이번 연구에서는 기존에 널리 알려진 ‘일산화탄소를 거치는 반응 경로’가 아닌, 포르메이트(HCOOad)*라는 중간물질이 포름알데히드(HCOad)*로 전환되는 과정에서 탄소-탄소(C–C) 결합이 형성되는 새로운 반응 경로를 밝혀냈다. 이는 기존의 통설을 뒤집는 반응 메커니즘으로, 생성물 대부분이 저장과 운송이 용이한 액체 화합물이라는 점에서 상업적 가치를 크게 높인다.
이재영 교수는 “이산화탄소 전환공정기술은 탄소 배출에 따른 부담감이 가중되고 있는 석탄·석유화학산업과 제철산업에 위기를 극복할 새로운 비지니스 방향성을 제시할 수 있는 돌파구로 평가받을 수 있다”면서 “스케일업을 통해 탄소중립 시대로 나아가는 중요한 발판이 될 것으로 기대한다”고 강조했다. (강)