아주대, 이산화탄소 전환 효율 1.4배 높이는 혁신 촉매 개발

고부가가치 화합물 생산 효율 향상
이산화탄소 전기환원 기술의 상용화 가능성 높여

아주대학교 전경.

아주대는 이산화탄소 전환 기술의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 촉매 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

이준우 응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과 교수가 참여한 국제 공동 연구팀은 산성 환경에서 이산화탄소(CO2)의 전기화학적 환원을 통해 고부가가치 화합물 생산 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다.

이산화탄소의 전기화학적 전환 기술은 친환경적으로 온실가스를 줄이고 유용한 물질을 생산할 수 있어 주목받고 있다.

기존 기술은 촉매의 낮은 내구성과 산성 환경에서의 불안정성으로 인해 장시간 높은 효율을 유지하기 어려웠다. 하지만 연구팀이 개발한 구리 입자 전구체(Cu-mono)로 파생된 나노입자촉매는 100mA/cm²의 전류 밀도에서 57%의 에틸렌 전류 효율을 기록했다.

이는 기존 산성 이산화탄소 환원 시스템 대비 에너지 효율을 약 1.4배 향상시킨 결과다. 또 구리 입자 전구체의 유기 치환체 결합이 변환된 구리 나노 입자의 이산화탄소 전환 활성 부위를 보호하고 성능을 유지시키는 중요한 역할을 한다는 사실도 확인했다.

이준우 교수는 “이번 연구는 산성 환경에서 이산화탄소 전환 반응을 효율적으로 촉진할 수 있는 새로운 촉매를 개발해 냈다는 점에서 큰 의의가 있다”며 “특히 낮은 전류에서도 높은 선택성과 에너지 효율을 달성함으로써, 이산화탄소 전기환원 기술의 상업화를 위한 기술적 한계 극복에 중요한 진전이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 화학 분야 국제 저명 학술지인 '미국화학회지' 9월호에 게재됐다. 미국 예일대와 캐나다 토론토대 연구팀이 함께 참여했으며, 아주대 연구팀은 구리 입자 전구체의 설계-합성 및 화학구조 분석을 담당했다.

수원=김동성 기자 estar@etnews.com