[뉴스웍스=문병도 기자] 권영국 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수팀이 이산화탄소와 질산염을 요소로 전환하는 새로운 촉매 소재를 개발했다.

연구팀은 구리 나노입자의 두 면 사이에 원자 수준의 틈을 도입해 이산화탄소와 질산염의 전기화학적 공동환원 반응에 이상적이고 효율적인 촉매를 생성했다. 

틈의 거리가 6옹스트롬(Å)에 가까운 구리 촉매는 기존의 구리 촉매에 비해 약 17배의 요소 생산 속도와 19배가 넘는 요소 전류밀도의 성능향상을 보였다. 현재까지 학계에 보고된 내용 중 최고 수치이다. 50시간 안정성 시험을 통과해 안정성에 대한 검증도 완료됐다.

연구팀은 밀도범함수이론(DFT) 계산을 통해 개발된 촉매의 빠른 반응속도는 구리 표면의 상단에서 하단으로의 전자 밀도 이동에 의한 것이며 이산화탄소와 질소의 화합물인 C-N 결합의 전이 상태를 안정화하고 낮은 열역학 장벽에서 기인했다는 것을 밝혔다.

권영국 교수는 "수입에 의존하는 요소를 국내에서 자체 생산할 수 있는 원천기술을 발전시켜 탄소중립에 기여하겠다"고 말했다. 연구 결과는 '에너지 & 인바이런멘털 사이언스'에 지난 3월 28일자로 온라인 게재됐고 인사이드 백 커버 논문으로 선정돼 5월 17일에 출판됐다.