이산화탄소로 친환경 연료의 핵심원료를 만드는 신촉매를 국내 연구진이 개발했다.
한국에너지기술연구원 구기영 박사 연구팀은 이산화탄소를 수소와 반응시켜 친환경 연료의 원료인 일산화탄소를 더 빠르고 효율적으로 만드는 새 촉매를 개발했다고 30일 밝혔다. 이렇게 만들어진 일산화탄소는 다시 수소와 섞여 e-연료나 메탄올 같은 친환경 합성연료의 재료로 활용된다.
기존에는 800℃ 이상 높은 온도에서만 반응이 잘 일어나고, 장시간 반응하면 촉매 입자가 뭉쳐 효율이 떨어지는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 값싸고 흔한 금속인 구리에 마그네슘과 철을 섞어, 금속 입자들이 서로 달라붙지 않도록 한 새로운 구조를 만들었다. 덕분에 높은 온도에서도 촉매가 쉽게 변하지 않고 안정적으로 작동할 수 있었다.
새로 만든 촉매는 400도의 비교적 낮은 온도에서도 상용 구리 촉매보다 일산화탄소를 1.7배 더 빠르게, 1.5배 더 많이 만들어냈다. 또 귀금속인 백금 촉매보다도 반응 속도는 2.2배, 생성 효율은 1.8배 높았다. 100시간 이상 안정적으로 작동하며 실제 산업 공정에서도 활용 가능성이 높다고 연구진은 설명했다.
분석 결과, 기존 구리 촉매는 반응 도중 '포름산염'이라는 중간 물질을 거쳐 일산화탄소가 만들어졌지만, 이번 촉매는 중간 단계를 거치지 않고 바로 일산화탄소를 생산했다. 덕분에 불필요한 에너지 손실이 줄고, 낮은 온도에서도 높은 효율을 유지할 수 있었다.
구기영 박사는 '값싸고 흔한 금속으로 이산화탄소를 효율적으로 바꾸는 기술을 개발했다는 점에서 의미가 크다'며 '앞으로 지속가능한 합성연료 생산에 바로 적용할 수 있도록 연구를 이어갈 것'이라고 말했다.
이번 연구결과는 에너지·환경 촉매 분야의 국제학술지 'Applied Catalysis B: Environmental and Energy, IF 21.1'에 게재됐다.
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