국내 연구진이 이산화탄소의 재자원화 효율을 3배 이상 높이는 실용촉매를 개발하는데 성공함에 따라 환경문제를 해결을 위한 실마리가 제시됐다.

GIST(광주과학기술원·총장 문승현)는 이재영 교수 연구팀이 구리·산화구리 실용촉매를 개발함에 따라, 이산화탄소를 미래 수송용 연료로 재활용할 수 있는 새로운 가능성을 열었다고 28일 밝혔다. 

그동안 산업 공정에서 CCS(이산화탄소 포집·저장) 기술이 연구되고 있지만, 이 기술은 저장된 이산화탄소가 완전히 분해되거나 제거되지 않는 한계를 지닌다. 따라서, 최근에는 이산화탄소를 폐기물이 아닌 폐자원 관점에서 재활용하는 기술인 CCU(이산화탄소 포집·재활용) 연구가 주목받고 있다.

CCU 기술에서 이산화탄소를 전기화학적 전환을 통해 유기화합물로 전환하는 경우, 패러데이 효율을 높이고 원하는 유기화합물을 얻어내도록 반응 선택성을 높이는 것이 가장 시급히 극복해야 할 과제로 꼽힌다.

그런 가운데 연구팀은 전기화학적 증착법과 염소 이온 도입을 통해 구리와 산화구리로 구성된 전극 촉매를 제조한 뒤, 이를 활용해 수용액상에서 이산화탄소의 전기화학적 전환을 시도했다.

실험 결과, 구리․산화구리 전극 촉매는 66% 패러데이 효율을 나타냈으며, 특히 이산화탄소를 프로판올(C3H7OH)과 같은 탄소 수 3개 이상인 유기화합물로 전환시키는 패러데이 효율은 11.8%을 기록했다. 이는 탄소 수 3개인 고차 유기화합물로 전환하는 기존 효율보다 약 3배 정도 개선된 것이다.

또한, 연구팀은 이산화탄소 직접 전환을 통해 탄소 수 4개인 부탄(C4H10)을 세계 최초로 생산하는데 성공했다.

이재영 교수는 "이산화탄소를 고차 유기화합물로 전환하기 위한 촉매를 지속적으로 개발하면 이산화탄소로 인한 환경 문제와 자원 고갈 문제를 동시에 해결할 수 있다"고 말했다.    

이번 연구는 한국연구재단(이사장 정민근)이 지원하는 기초과학연구사업의 지원으로 수행됐으며, 화학․융합 분야의 세계적인 학술지인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)지에 지난 16일자 온라인판에 게재됐다.