·[뉴스웍스=문병도 기자] 석유 대신 이산화탄소로 에틸렌을 만드는 기술이 개발됐다.

에틸렌은 플라스틱, 각종 건축자재, 비닐, 합성고무 등의 원료로 쓰여 석유화학 산업의 쌀로 불린다.

권영국 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수팀이 이산화탄소를 원료로 활용해 에틸렌을 생산하는 구리알루미늄 합금 촉매를 개발했다.

촉매를 전극에 바른 뒤 전기를 흘려주면 촉매 표면에서 이산화탄소가 전기화학 반응을 통해 에틸렌으로 바뀌어 나온다. 촉매는 이제껏 논문으로 보고된 촉매 중 최고 수준인 82.4%의 전류효율을 기록했으며, 기술의 상업화 경제성을 판단하는 전류 밀도 또한 제시된 평가 기준의 2배를 넘어섰다. 

촉매를 합성하는 방법도 간단하다. 구리와 알루미늄 원료를 동시에 침전시킨 후 열을 가해주기만 하면 돼 대량생산이 쉽다.

권영국 교수는 "온실가스를 제거하는 동시에 에틸렌을 친환경적으로 생산할 수 있는 일거양득의 기술"이라며 "기술 경제성평가 기준을 충족한 데다가, 촉매 합성 방법이 간단해 친환경 에틸렌 생산 기술의 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

개발한 촉매는 산화구리알루미늄(Al2CuO4) 나노시트에 산화구리(CuO) 나노입자가 균일하게 올려져 있는 형태다. 분석 결과 산화구리 표면에서는 이산화탄소(CO2)가 일산화탄소(CO)로 바뀌는 반응이, 산화구리알루미늄에서는 탄소-탄소 커플링 반응이 잘 일어나는 것으로 나타났다. 산화구리알루미늄이 활성상태 일산화탄소를 잘 붙잡아주는 역할도 해 중간 반응물인 일산화탄소의 농도를 높게 유지할 수 있어 합성 반응이 잘 일어난다.

권영국 교수는 광운공대 환경공학과 학사학위, 광주과학기술원(GIST) 환경공학과 석사학위, 라이덴대 화학과에서 박사학위를 받았다. 로렌스버클리국가연구소에서 박사후 연구원을 지냈으며 전문 분야는 전극촉매 기술, 전기화학적 이산화탄소·바이오매스 유래 화합물·질소화합물 전환, 촉매반응 모니터링 실시간 분석기술 개발이다. 김우열 에너지공대 교수는 광운대 환경공학과 학사, 포항공대 환경공학과 박사학위를 받았다. 포항공대에서 박사후 연구원을 지냈으며 전문 분야는 에너지 응용 분야, 환경 응용을 위한 광 촉매, 시간 분해 분광법 등이다. 김형준 한국과학기술원(KAIST) 교수는 KAIST 화학과 학사학위, 미국 캘리포니아 공대 이론화학 박사학위를 받았다. 전문분야는 이론·계산화학, 전기화학 시뮬레이션, 촉매 설계 등이다. 

한국연구재단의 '카본 투 X' 기술개발사업, 중견과제, 중견연구과제 등의 지원을 받아 이뤄진 이번 연구결과는 에너지·환경과학 분야의 세계적 권위지인 '에너지와 환경과학'에 지난달 22일자로 온라인 선 공개돼, 정식 출판을 앞두고 있다.