이산화탄소를 에틸렌으로 바꾸는 촉매 개발…생산효율 2배↑

이산화탄소를 에틸렌으로 바꾸는 촉매 개발…생산효율 2배↑
KIST 연구진 미국화학회지에 발표…"생산 기술 상용화에 기여"

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 국내 연구진이 '온실가스'인 이산화탄소(CO₂)를 화학산업 원료인 '에틸렌'(C₂H₄)으로 효율적으로 바꿔주는 촉매를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 민병권·황윤정 박사팀이 에틸렌 생산효율이 기존 구리 촉매보다 2배 이상 뛰어난 새 촉매를 제작했다고 25일 밝혔다.

새 촉매는 기존 에틸렌 생산용 구리 촉매의 표면을 나노 끈 구조의 '수산화구리'로 변형한 것이다. 새 촉매는 40시간 이상 안정적으로 에틸렌을 만들어냈다.
에틸렌 생산효율은 기존 구리 촉매를 사용할 때보다 2배 이상 증가했다. 반면 부산물로 생기는 '메탄'의 양은 25분의 1 정도로 크게 줄었다.
기존 구리 촉매를 사용하면 전체 생성물 중 메탄이 25% 이상, 에틸렌이 20% 정도였으나 새 촉매를 사용하면 에틸렌이 38% 이상을 증가하는 반면 메탄 생성은 1.3% 미만으로 억제된다.

에틸렌은 화학제품을 생산하는 데 원료 물질로 널리 활용된다. 플라스틱 소재인 '폴리에틸렌'을 제조하는 데 쓰이는 것이 대표 사례다. 세계 각국에서 생산되는 에틸렌의 양은 연간 1억4천700만t 정도라고 알려졌다.
현재 에틸렌은 석유 등 화석연료에서 얻은 탄화수소를 열분해해 생산한다. 최근에는 이산화탄소 저감을 위해 이산화탄소를 원료로 에틸렌을 생산하는 방식으로 대체하려는 노력이 한창이다. 다만 이때 쓰는 촉매의 효율이 낮고 수명이 짧다는 게 한계로 지적돼왔는데, 이번 연구에서 이를 극복할 방법 하나를 찾은 셈이다.
황윤정 박사는 "이 기술의 가장 큰 장점은 간단한 전기화학적 처리를 통해 기능이 향상된 촉매 전극을 제조할 수 있다는 것"이라며 "이산화탄소 전환 에틸렌 생산 기술의 상용화에 기여할 수 있으리라 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 기후변화대응기술개발사업 및 KIST 기관 고유사업으로 수행했다. 연구 결과는 지난달 18일 '미국화학회지'(JACS)에 실렸다.

sun@yna.co.kr
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