전남대 나경수 교수팀, 이산화탄소 자원화 가능한 촉매 개발

수소화 반응 통해 액상탄화수소 전환…탄소중립 기여

전남대 나경수 교수팀 연구 논문(모식도 및 그래프)

전남대학교 나경수 교수 연구팀이 이산화탄소를 액상의 탄화수소로 전환 시키는 고성능 촉매를 개발했다고 2일 밝혔다.

나 교수(화학과)팀은 이산화탄소를 일산화탄소로 전환시키는 촉매 활성 자리와 일산화탄소를 액상 탄화수소로 전환시키는 촉매 활성 자리를 한 시스템의 촉매에 구현해 내 세계 최고 수준의 촉매 성능을 보이는 촉매 개발에 성공했다.

연구팀에 따르면 철 촉매를 주입시킨 구리-알루미늄 기반의 금속 산화물(CuAl2O4)의 높은 열적·기계적 안정성 때문에 고온의 가혹한 반응 환경에도 그 구조를 유지하며 안정적으로 촉매를 지지하는 특징이 있다.

연구팀은 선행 연구를 통해 이 구리-알루미늄 기반의 금속 산화물이 이산화탄소의 수소화 반응에서 일산화탄소를 높은 수율로 생산하는 것을 밝혔냈다. 이 특징을 이용해 일산화탄소 전환으로 탄화수소를 생산하는데 활성이 있다고 알려진 철계 촉매를 구리-알루미늄 기반의 금속 산화물에 주입시킨 신규 촉매를 개발했다.

신규 촉매를 활용한 이산화탄소의 수소화 반응을 통해 높은 수율로 액상의 탄화수소를 생산하는데 성공했다. 또한, 10일간의 운행에도 촉매 성능이 유지될 정도로 안정성이 뛰어남을 확인했으며, 여러 가지 분석 기법을 통해 높은 촉매 안정성은 촉매 구성 성분 간의 유기적인 상호작용에 의한 것으로 규명하는 성과도 거뒀다.

이 연구는 이산화탄소를 자원화해 탄소 중립에 크게 이바지할 수 있는 것으로 기대되며, 과학적·기술적 가치가 높다는 평가를 받고 있다. 이번 연구 논문은 영국왕립화학회의 재료화학 저널(영향력지수 14.511)에 중요 논문 및 표지 논문으로 선정됐다.

나 교수를 연구책임자한 이번 연구에는 같은 대학 김용석 석박사통합과정생, 송요한 석사과정생, 김유환 석사과정생이 참여했다. 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 C1 가스 리파이너리사업과 중견연구의 지원으로 수행됐다.

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광주광역시=나요안 기자 lima68@mt.co.kr

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