아주대, 탄소가스→유용한 자원 전환…촉매 개발

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 이산화탄소를 유용한 자원으로 전환하는 촉매 개발에 성공했다.

사잔=아주대 제공

아주대는 조인선(사진) 첨단신소재공학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 29일 밝혔다.

연구팀은 대표적 온실가스인 이산화탄소를 자원으로 전환하는 고성능 비귀금속 촉매를 개발했다.

최근 기후 위기로 온실가스 배출량을 줄이는 ‘탄소중립’이 전 지구적 가치로 부상하고 있다. 특히 대기 중의 배기가스나 이산화탄소를 유용한 자원으로 바꾸는 탄소 자원화 기술이 주목받고 있다.

탄소 자원화 기술 중 하나인 전기화학적 이산화탄소 환원 기술은 재생에너지로부터 만들어진 전기를 활용, 고부가가치의 화학 원료를 생산하는 기술이다. 다만 여기에 활용하는 전극이 금·은 등 고가의 귀금속 촉매에 의존하고 있어 상용화가 어려웠다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 초고온 화염 기반의 고속 합성 공정을 적용했다. 구리 산화물(CuO) 나노와이어 표면에 주석 산화물(SnO2) 나노클러스터 계면을 정밀하게 설계하는 전략을 활용한 것이다.

그 결과 고가의 귀금속 없이도 높은 반응 효율과 내구성을 갖춘 것으로 확인됐다. 실제 산업 환경과 가까운 조건에서도 효율을 입증해 냈다. 아주대는 “이는 기존 촉매의 낮은 내구성 문제를 극복한 것으로 탄소 자원화 기술의 실질적 상용화 가능성을 열었다”고 평가했다.

이번 연구는 미국 스탠퍼드대·한국화학연구원과의 국제 공동연구로 수행됐다. 연구 결과는 저명 국제 학술지(Applied Catalysis B) 4월호에 게재됐다. 조인선 교수는 “이번 연구는 비귀금속 촉매의 성능 한계를 돌파하는 효과적 설계 원리에 관한 것으로 탄소 자원화 공정으로의 실질적 적용 가능성을 제시했다는 데에 의의가 있다”고 설명했다.