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서울대학교 공과대학(학장 차국헌)은 재료공학부 주영창 교수 연구팀이 고성능 이산화탄소 전기환원 촉매를 개발했다고 18일 밝혔다.

최근 환경의 이슈가 증가하면서 포집된 이산화탄소를 남는 신재생에너지를 이용하여 에틸렌과 같은 유용한 화합물로 바꾸는 전기화학 촉매의 역할이 매우 중요해지고 있다. 에틸렌은 플라스틱, 고무, 각종 건축자재 등 활용가치가 매우 높아 산업의 쌀로 불리는데, 기존 생산 방식은 석유를 정제하는 것으로 많은 온실가스를 배출한다. 구리 촉매를 이용한 전기화학 반응을 통해 온실가스인 이산화탄소를 에틸렌으로 직접 전환할 수 있지만 기존 보고된 구리 촉매들은 에틸렌 선택도가 50% 수준으로 낮을 뿐 아니라, 반응환경에서 표면 구조가 망가져 수명이 매우 짧은 문제가 있어 활성도와 안정성에서 모두 획기적인 개선이 필요한 상황이다.

이에 서울대학교 재료공학부 주영창 교수, DGIST 에너지공학전공 남대현 교수, 서울대학교 재료공학부 이건도 BK교수로 구성된 연구팀은 이번 연구에서 금속제련에 사용되는 원리로 구리입자 위에 얇은 탄소막을 코팅해 최고의 효율을 얻을 뿐 아니라 안정성을 획기적으로 향상시킨 전기화학 촉매를 개발했다.

연구팀은 이로써 이산화탄소를 에틸렌으로 전환하는 기술 상용화에 한걸음 다가갈 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 18일(금) 게재됐다.

구리 촉매의 탄소막 코팅 메커니즘 모식도

이산화탄소 전환 소자 성능

(왼쪽부터) 주영창 서울대 재료공학부 교수, 남대현 DGIST 에너지공학전공 교수, 이건도 서울대 재료공학부 BK교수, 김지용 서울대 재료공학부 박사과정 

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