성균관대, 이산화탄소 고부가가치 화합물로 만드는 기술 개발

새로운 가시 광촉매 활용 항공유 첨가제 디메톡시메탄 생산

철과 텅스턴이 도핑된 블루 이산화티타늄 가시광 촉매제 구조(위), 이산화탄소와 메탄올로부터 디메톡시메탄 생성 모식도. (성균관대 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 지구 온난화의 주범 이산화탄소를 고부가가치 화합물로 만드는 기술을 개발해 주목된다.

한국연구재단(NRF)은 성균관대 이효영 교수 연구팀이 새로운 가시 광촉매를 활용해 이산화탄소와 메탄올로부터 항공유 첨가제로 널리 사용되는 디메톡시메탄을 생산하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

전 세계적으로 지구온난화를 막기 위해 이산화탄소 포집, 활용 및 저장을 위한 연구가 진행되고 있다.

하지만 활용에 대한 기술 개발은 이산화탄소로부터 전환된 고부가가치 생성 화합물 제조 기술의 한계로 큰 난관에 직면한 상황이다.

무엇보다 부산물에 대한 정제 및 분리 없이 고순도 화합물만 선택적으로 제조하는 이산화탄소 포집 및 활용 기술(CCU) 개발이 특히 중요하다.

이에 연구팀은 블루 이산화티타늄 촉매제(Ag, W-BTO)와 태양광을 활용, 이산화탄소 환원 반응과 메탄올 산화 반응을 동시에 촉진해 부산물이 거의 없는 고순도 디메톡시메탄 화합물을 생산했다.

블루 이산화티타늄 촉매제는 자외선 영역에서부터 가시광 영역까지 넓은 범위에서 빛에너지 흡수가 가능한 블루 이산화티타늄에 이산화탄소 환원을 촉진하는 은과 메탄올 산화를 촉진하는 텅스텐 나노입자를 도핑해 만들어졌다.

연구팀은 이 촉매제를 활용해 생산된 디메톡시메탄의 순도는 92.08%에 달했다.

또 디메톡시메탄을 효율적으로 생산할 수 있는 경로를 제공했으며 촉매의 정밀 설계를 통해 이산화탄소 환원과 다른 유기 분자와의 결합으로 고부가가치 화합물을 합성할 수 있다는 가능성을 제시했다.

이는 부산물이 거의 없는 화합물 생산으로 향후 탄소 중립 실현에도 기여할 것으로 기대된다.

이효영 성균관대 화학과 교수. /뉴스1

이효영 교수는 “디메톡시메탄 생산과 같이 다양한 합성을 시도해 봄으로써 인류 난제 기술인 CCU 기술 적용에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다”며 “현 단계는 실험실 반응 규모로 기술사업화를 위한 실증화 테스트가 진행 중”이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 과학 분야 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 지난 18일 게재됐다.

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