2022.03.30 이화여대-서울대-KIST 공동연구팀 논문, 국제학술지 게재 / 한경사회
지구온난화의 주범으로 지목되는 이산화탄소(CO₂)를 석유화학 산업의 기초 원료인 에틸렌으로 전환해 기후변화에 대응할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.
이화여대는 30일 화공신소재공학전공 나종걸 교수와 서울대 화학부 황윤정 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 청정신기술연구본부 원다혜 박사 공동연구팀이 전기화학적 방법으로 이산화탄소를 통해 에틸렌을 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
이산화탄소를 전기화학적으로 전환해 에틸렌 등 유용한 화합물을 얻는 기술은 탄소 저감과 경제성을 동시에 달성할 수 있는 중요 기술로 꼽힌다고 연구팀은 밝혔다.
특히 최근 불안한 국제정세로 원유·원자재 가격이 급상승하고 국제적 탄소배출 규제가 기업 경쟁력에 직접 영향을 미치는 상황에서 중요성은 더욱 강조된다.
다만 상용화 수준의 대량생산을 위해서는 반응을 일으키는 수소 원자의 원천인 물 분자가 촉매에 공급되는 과정에 대한 명확한 이해가 필요했지만, 관련 연구가 부족한 상황이었다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 물 분자의 움직임을 관찰하고 전사유체역학에 기반한 다중물리 시뮬레이션 수행을 통해 반응 과정에서 물 분자와 이산화탄소의 정확한 역할을 확인했다고 밝혔다.
나종걸 교수는 "전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 성능에 지대한 영향을 미치는 물의 공급원리를 이해한 것이 연구 결과의 핵심"이라며 "탄소제로 시대를 위한 이산화탄소 대량 전환 공정개발에 한걸음 가까워졌다"고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 '유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업'의 지원으로 수행됐다.
나 교수와 황윤정 교수가 교신저자로, KIST 최웅 박사와 정원상 박사과정생이 공동1저자로, 원다혜 박사가 공동저자로 참여했다.
연구 논문 '막전극의 전기화학 CO2 저감 중 에틸렌에 포함된 수소 원자의 기원'은 이달 11일 에너지 분야의 최고 권위 국제 학술지로 꼽히는 '미국 화학회 에너지 레터스'(ACS Energy Letters)의 '3월 표지논문'으로 게재됐다.