[동아사이언스] 차세대 차량 연료 후보 포름산 생산효율 높였다

한국과학기술연구원(KIST)은 민병권 국가기반기술연구본부장(오른쪽)과 황아영(왼쪽) 책임연구원, 남기태(가운데) 서울대 재료공학부 교수 연구팀이 이산화탄소로부터 포름산을 만들어내는 전기분해 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. KIST 제공

국내 연구팀이 이산화탄소로부터 포름산을 만들어내는 전기분해 기술의 효율을 높이는데 성공했다. 포름산은 자극적인 냄새가 나는 무색의 액체로 상온에서 자발적으로 수소로 전환되고 안정적인 액체 상태로 존재해 운반이 쉽다는 특징이 있어 차세대 자동차 연료나 수소 에너지 산업에 활용도가 클 것으로 예상된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 민병권 국가기반기술연구본부장과 황아영 책임연구원, 남기태 서울대 재료공학부 교수 연구팀이 이산화탄소로부터 포름산을 만들어내는 전기분해 기술의 효율을 높였다고 10일 밝혔다.

인공 광합성 기술은 태양광과 같은 신재생 전기에너지를 이용해 물과 이산화탄소를 탄화수소 화합물로 전환하는 기술이다. 팔라듐 금속을 촉매로 활용하면 이산화탄소를 포름산으로 전환할 수 있다. 팔라듐 금속은 이산화탄소로부터 포름산을 전기화학적으로 전환할 때 가장 효과적인 촉매이다. 높은 선택도로 포름산을 만든다. 하지만 반응 도중 생성되는 물질인 일산화탄소가 촉매 표면에 흡착돼 촉매 성능이 저하되는 문제가 있다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 전압을 가해 산화 반응을 유도할 경우 촉매 표면에 흡착된 일산화탄소가 포름산보다 먼저 산화된다는 사실에 주목했다. 또 특정 전압 범위에서 포름산에 영향을 주지 않고 문제가 되는 일산화탄소만 산화시켜 제거할 수 있다는 사실도 발견했다.

연구팀은 이를 바탕으로 ‘2단계 전기분해법’을 개발했다. 2단계 전기분해법은 전기 분해 시에 환원 및 산화 반응을 번갈아 가며 가하는 방법이다. 2단계 전기분해법을 사용한 결과 촉매 활성은 영구적으로 유지하며 98%의 선택도로 포름산을 생성하는 것으로 나타났다.

민 본부장은 “인공광합성 기술의 촉매 안정성 문제를 해결하는데 실마리가 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2일자에 발표됐다.