국내 연구진이 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 효율적으로 환원시킬 수 있는 아연 촉매를 개발했다.
우성일 KAIST 생명화학공학과 교수와 김형준 KAIST EEWS대학원 교수 연구팀은 이산화탄소를 높은 효율로 환원시키고 내구성이 좋은 '육각형 아연 촉매'를 개발했다고 26일 밝혔다.
지구온난화의 주범인 이산화탄소를 환원시켜 연료로 만들면 기후문제와 에너지 고갈 문제를 해결할 수 있다. 하지만 열역학적으로 안정적인 이산화탄소를 변환시키려면 촉매 개발이 요구된다. 아연은 이산화탄소 변환 촉매 중 일산화탄소를 선택적으로 생성할 수 있고, 같은 특성을 갖는 금, 은에 비해 가격이 저렴한 장점이 있지만, 성능이 약해 많이 활용되지 못하고 있다.
연구팀은 아연 촉매의 성능 향상을 위해 화학반응을 높일 수 있도록 표면적을 최대한 넓히고, 전기화학적 증착법으로 아연을 표면에 도금해 육각형 형태의 아연 촉매를 만들었다.
이렇게 만들어진 아연 촉매는 육각형의 구조적 특성으로 이산화탄소 변환을 효율적으로 할 수 있고, 선택적으로 일산화탄소와 부산물인 수소를 얻을 수 있다. 일산화탄소와 수소는 합성가스로 탄화수소 연료를 생산하는 유용한 원료이다.
연구팀은 육각형 아연 촉매에 가하는 전압에 따라 일산화탄소와 수소 생성을 다양하게 조절할 수 있다는 사실을 확인했으며, 일산화탄소와 수소를 각각 잘 생성하는 육각형 결정면도 밝혀냈다.
육각형 아연 촉매의 패러데이 효율(전기화학적 반응 효율)은 95%를 기록했으며, 성능이 30시간 지속돼 모든 일산화탄소 생성 촉매 중 가장 긴 시간 동안 안전성을 보였다.
우성일 교수는 "신재생에너지로부터 전기에너지를 얻어 이산화탄소를 환원시켜 일산화탄소와 수소를 생성하면, 이산화탄소 배출 없이도 높은 에너지 밀도를 가진 탄화수소 연료를 생산할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 화학분야 국제 학술지 '앙게반테 케미(6월28일자)' 온라인판에 실렸다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
