부산물 거의 없이 석유화학 원료 생산…전기촉매 개발

부산물 거의 없이 석유화학 원료 생산…전기촉매 개발
송현준 KAIST 교수팀 "이산화탄소 70％ 이상 에틸렌 변환"




(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 화학과 송현준 교수 연구팀이 이산화탄소를 70％ 이상 에틸렌으로 변환하면서 부산물을 거의 만들지 않는 전기화학 촉매를 개발했다고 28일 밝혔다.
에틸렌은 석유화학 산업 분야 가장 기본 원료 중 하나다.
플라스틱·고무·합성섬유 등을 만들 때 들어가는 주재료다.
이산화탄소를 에틸렌으로 바꾸려면 전기화학 촉매가 필요하다.
다만, 지금까지 개발된 촉매로는 다양한 혼합 생성물까지 함께 나와 추가 분리 과정을 거쳐야 한다.


연구팀은 구리(I) 산화물 육면체 나노입자를 산화해 가지 모양 구리(II) 산화물 나노입자로 합성했다. 산화구리 뒤에 붙는 로마 숫자는 금속 산화수 또는 이온전하를 뜻한다.
구리(II) 산화물 나노입자는 탄소 지지체 표면에 담겨 구리산화물·탄소 전극 물질로 쓰였다.
이를 활용해 중성 수용액에서 반응 실험한 결과 이산화탄소에서 70％ 이상의 에틸렌을 얻을 수 있었다.
부산물 발생 억제를 위해 연구팀은 구리산화물 환원 시 결정 크기가 4∼5㎚ 정도로 작게 되도록 유도했다.
실제 수소를 제외한 부산물들은 거의 없었다.
개발한 촉매는 중성 수용액 조건에서 모든 촉매를 통틀어 가장 뛰어난 에틸렌 선택성을 보였다고 연구팀은 설명했다.


송현준 교수는 "전기에너지를 이용한 이산화탄소 직접 변환 반응의 경우 효율은 높지만, 선택성이 낮았다"며 "이번 연구처럼 촉매 구조를 나노 수준에서 균일하게 조절하면 반응 특성을 크게 높일 수 있다"고 말했다.
연구는 차세대 탄소 자원화 사업단과 한국연구재단 지원을 받아 수행했다.
김진모·최웅 박사가 공동 1 저자로 이름을 올리고 박준우·김민준 박사과정과 베를린공대 김청희 박사가 함께한 논문은 지난 18일 미국 화학회지(Journal of The America Chemical Society) 온라인판에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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