발전소와 산업현장에서 배출되는 저농도 이산화탄소를 별도의 분리·정제 과정 없이 유용한 화학 원료로 전환할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 제시됐다.경북대 신소재공학과 이지훈 교수팀은 울산과학기술원 이현정 교수팀, 성균관대학교 정형모 교수팀과의 공동연구를 통해 산업 배기가스와 유사한 저농도 이산화탄소 환경에서도 이산화탄소를 일산화탄소로 직접 전환하는 전기화학 시스템의 성능을 검증했다고 8일 밝혔다.기존 이산화탄소 전환 연구는 대부분 고순도 이산화탄소를 사용하는 방식으로 진행돼 실제 산업 현장 적용에 한계가 있었다. 산업 배기가스의 이산화탄소 농도는 10~20% 수준에 불과해 별도의 분리·정제·농축 공정이 필요했고, 이는 비용과 에너지 부담을 높이는 요인으로 지적돼 왔다.연구팀은 니켈 단일원자촉매를 활용해 저농도 이산화탄소를 별도 정제 과정 없이 직접 일산화탄소로 전환하는 데 성공했다. 특히 산업 배기가스를 모사한 조건에서도 높은 전환 성능과 이산화탄소 활용률을 확인했으며, 반응 이후에도 촉매 구조가 안정적으로 유지되는 내구성도 입증했다.또 연구팀은 저농도 환경에서 이산화탄소 전환 효율이 떨어지는 원인을 규명하고, 향후 가스 공급과 전극 구조, 촉매층 설계 최적화의 필요성도 제시했다.이지훈 교수는 "실제 산업 배기가스와 유사한 조건에서 이산화탄소 직접 전환 가능성을 확인한 연구"라며 "탄소자원화 공정의 산업화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 한우물파기 기초연구사업 지원을 받아 수행됐다. 제1저자는 경북대 신소재공학과 최윤수 석사과정생이다. 연구 결과는 에너지화학 분야 국제학술지인 Journal of Energy Chemistry 에 지난 1일 온라인 게재됐으며, 오는 8월 정식 출판될 예정이다.
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