□ 전 세계 195 개국이 참여한 파리기후협약이 지난 11월부터 발효되면서 이산화탄소 저감은 당면한 과제로 부상했다. 한국은 2030년 배출전망치(BAU) 대비 37%의 감축목표를 제시했으며, 이산화탄소를 전환하여 산업원료 및 연료를 생산하는 기술은 가장 주요한 대응 수단으로 여겨지고 있다. 현재 이산화탄소 전환기술은 산업원료인 일산화탄소와 포름산을 타겟으로 개발되고 있으나 부가가치와 전환효율이 낮기 때문에, 부가가치가 더 높은 연료를 생산할 수 있는 촉매의 개발이 시급한 상황이다.

□ 최근 국내 연구진이 구리 나노구조체를 이용하여 이산화탄소로부터 연료물질인 에틸렌과 에탄을 고효율로 전환하는 시스템을 세계 최초로 개발하였다.

○이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 “(재)한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터”의 지원으로 수행되었으며, 서울대학교 재료공학부 남기태 교수, 전기·정보공학부 김성재 교수, 이효민 연구교수, 경희대학교 응용화학과 이민형 교수, 서울대학교 박사과정 양기동과 경희대학교 석사 고우리가 주도하였다. 연구 결과는 화학분야의 세계 최고 권위 학술지인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition) 12월 26일자 온라인판에 게재되었다.

※ 논문명 : Morphology-directed selective production of ethylene or ethane from Cu mesopore electrode

□ 전 세계적으로 지구온난화 문제가 대두됨에 따라 이산화탄소를 저감하기 위한 기술 개발의 필요성이 급증하였으며, 최근 이산화탄소를 재활용하여 연료 및 산업원료로 전환하는 연구들이 주목받고 있다.

○ 기존의 이산화탄소를 재활용하고자 하는 연구들에서는 납 또는 금 전극을 이용해 산업원료로 활용되는 포름산과 일산화탄소를 주로 생산하였다. 하지만 이는 연료물질에 비해 부가가치가 떨어지고, 전환율 역시 낮다는 점에서 상용화에 한계가 있었다.

□ 연구팀은 구리 전극의 표면에 나노구조체를 형성함으로써 고효율로 이산화탄소로부터 연료물질을 생산하는 시스템을 개발하였다. 더 나아가 나노 구조체의 형태에 따라 생산 가능한 연료물질의 종류를 바꿀 수 있다는 것을 세계 최초로 확인하고, 그 작동 원리를 규명하였다.

○ 개발된 구리 나노구조체는 이산화탄소의 전환효율을 향상시켰으며 형태에 따라 연료물질인 에틸렌과 에탄을 선택적으로 생산할 수 있다. 특히 6%로 보고되었던 기존의 에탄 전환효율에 비해 8배 향상된 48%의 효율을 나타내 매우 우수한 촉매 특성을 보였다.

□ 남기태 교수는 “새롭게 개발된 구리 나노구조체 시스템은 이산화탄소를 원료로 재활용하는 탄소순환연구의 새로운 지평을 열었으며, 물 전기분해·연료전지·정밀화학 산업 등에 응용되리라 기대되고 있다. 특히 일상생활과 산업 전반에 다양하게 존재하는 전자소재 및 전기화학반응의 촉매로서 응용·적용하려는 연구 개발이 활발히 일어날 것으로 보인다”라고 밝혔다.

□ 전 세계 195 개국이 참여한 파리기후협약이 지난 11월부터 발효되면서 이산화탄소 저감은 당면한 과제로 부상했다. 한국은 2030년 배출전망치(BAU) 대비 37%의 감축목표를 제시했으며, 이산화탄소를 전환하여 산업원료 및 연료를 생산하는 기술은 가장 주요한 대응 수단으로 여겨지고 있다. 현재 이산화탄소 전환기술은 산업원료인 일산화탄소와 포름산을 타겟으로 개발되고 있으나 부가가치와 전환효율이 낮기 때문에, 부가가치가 더 높은 연료를 생산할 수 있는 촉매의 개발이 시급한 상황이다.

□ 최근 국내 연구진이 구리 나노구조체를 이용하여 이산화탄소로부터 연료물질인 에틸렌과 에탄을 고효율로 전환하는 시스템을 세계 최초로 개발하였다.

○ 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 “(재)한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터”의 지원으로 수행되었으며, 서울대학교 재료공학부 남기태 교수, 전기·정보공학부 김성재 교수, 이효민 연구교수, 경희대학교 응용화학과 이민형 교수, 서울대학교 박사과정 양기동과 경희대학교 석사 고우리가 주도하였다. 연구 결과는 화학분야의 세계 최고 권위 학술지인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition) 12월 26일자 온라인판에 게재되었다.

※ 논문명 : Morphology-directed selective production of ethylene or ethane from Cu mesopore electrode

□ 전 세계적으로 지구온난화 문제가 대두됨에 따라 이산화탄소를 저감하기 위한 기술 개발의 필요성이 급증하였으며, 최근 이산화탄소를 재활용하여 연료 및 산업원료로 전환하는 연구들이 주목받고 있다.

○ 기존의 이산화탄소를 재활용하고자 하는 연구들에서는 납 또는 금 전극을 이용해 산업원료로 활용되는 포름산과 일산화탄소를 주로 생산하였다. 하지만 이는 연료물질에 비해 부가가치가 떨어지고, 전환율 역시 낮다는 점에서 상용화에 한계가 있었다.

□ 연구팀은 구리 전극의 표면에 나노구조체를 형성함으로써 고효율로 이산화탄소로부터 연료물질을 생산하는 시스템을 개발하였다. 더 나아가 나노 구조체의 형태에 따라 생산 가능한 연료물질의 종류를 바꿀 수 있다는 것을 세계 최초로 확인하고, 그 작동 원리를 규명하였다.

○ 개발된 구리 나노구조체는 이산화탄소의 전환효율을 향상시켰으며 형태에 따라 연료물질인 에틸렌과 에탄을 선택적으로 생산할 수 있다. 특히 6%로 보고되었던 기존의 에탄 전환효율에 비해 8배 향상된 48%의 효율을 나타내 매우 우수한 촉매 특성을 보였다.

□ 남기태 교수는 “새롭게 개발된 구리 나노구조체 시스템은 이산화탄소를 원료로 재활용하는 탄소순환연구의 새로운 지평을 열었으며, 물 전기분해·연료전지·정밀화학 산업 등에 응용되리라 기대되고 있다. 특히 일상생활과 산업 전반에 다양하게 존재하는 전자소재 및 전기화학반응의 촉매로서 응용·적용하려는 연구 개발이 활발히 일어날 것으로 보인다”라고 밝혔다.