[뉴스웍스=문병도 기자] 원다혜·이웅 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 박사팀과 황윤정 서울대 교수 연구팀이 저농도 이산화탄소로 산업현장에서 주요한 원료로 사용되는 일산화탄소를 생산할 수 있도록 하는 촉매 및 공정 기술을 개발했다.

이산화탄소는 화학적으로 굉장히 안정적인 물질이어서 다른 물질로의 전환이 어렵다.

산업현장에서 나오는 배기가스에는 이산화탄소가 10%가량 포함되어 있는데, 지금까지는 저농도의 배기가스로는 충분한 효율을 확보할 수 없었다.

이산화탄소를 전기화학적 방법으로 일산화탄소로 전환하는 과정에서 일산화탄소 생성효율이 높은 은(Ag) 촉매가 주로 사용되고 있다.

상용화된 은 촉매를 사용해 고순도(99.99%) 이산화탄소를 전환하면 생성물의 95%가 일산화탄소로 생성되는데, 저농도(10%) 이산화탄소를 사용한 경우에는 40%의 일산화탄소와 60%의 수소가 발생한다.

KIST 연구진은 일산화탄소 발생효율을 높일 수 있도록 니켈 단원자 촉매를 개발했다.

철, 니켈 등 일반 금속은 귀금속보다는 반응성이 좋지 않아 이산화탄소 전환 촉매로 만들 수 없었는데, 단일 원자 형태로 만들면 효율이 높아진다.

이산화탄소를 물에 녹인 후 반응시키던 기존 방식과는 다르게 기체 상태 그대로 전환 반응을 일으킬 수 있도록 최적의 구동 기술까지 개발했다. 니켈 단원자 촉매는 배기가스 수준의 저농도(10%) 이산화탄소로도 결과물의 93%를 일산화탄소로 생성할 수 있었다.

원다혜 KIST 박사는 "전기화학적 이산화탄소 전환 기술의 경제성을 확보하기 위해 배기가스를 별도의 정제과정 없이 직접 활용하기 위한 다양한 기술도 함께 개발 중"이라고 말했다. 

과학기술정보통신부 지원을 받아 KIST 주요사업 및 유용물질 생산을 위한 카본 투 X 기술개발사업을 통해 수행된 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 'ACS 에너지 레터스' 최신 호에 게재됐다.