온실가스 '이산화탄소' 유용 자원으로 바꾸는 효율 높여

화학연·미국 연구진 "전해질 속 금속 양이온 크기에 따라 효율 달라져"

한국화학연구원은 미국 로렌스버클리국가연구소(LBNL)·인공광합성공동연구센터(JCAP)와 공동으로 온실가스인 이산화탄소를 유용한자원으로 바꾸는 전환기술의 효율을 높이는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

이 기술은 전극과 전해질로 구성된 전해 시스템을 이용해 이산화탄소를 석유화학 공업의 원료인 메탄, 에틸렌, 에탄올, 일산화탄소 등으로 바꾸는 기술이다.

기존 전해 시스템은 전환 효율이 낮아 상용화를 위해서는 생산성과 효율을 높이는 것이 중요하다.

연구팀은 전해질에 포함된 알칼리 금속 양이온의 종류에 따라 이산화탄소 전환효율이 달라질 수 있다는 사실을 처음으로 증명했다.

이산화탄소의 전기화학적 전환을 위한 전극(촉매)으로 금·은·구리 등이 쓰이는데 금과 은 촉매를 쓰면 이산화탄소에서 일산화탄소와 수소를, 구리 촉매를 쓰면에틸렌과 에탄올을 생성할 수 있다.

연구팀은 전해질 속 알칼리 금속 양이온의 크기에 따라 최종 생성물질의 생산량이 달라진다는 것을 확인했다.

전해질에 포함된 알칼리 금속 양이온(리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs))의 크기가 커질수록 전극 표면의 pH(산성도)가 커지는 것을 줄여 이산화탄소 환원 효율을 높일 수 있다.

예를 들어, 구리 촉매를 이용했을 때 큰 양이온인 세슘을 선택하면, 작은 양이온인 리튬을 쓸 때보다 같은 전압에서 40배 많은 에틸렌과 에탄올을 생산할 수 있었다.

은 촉매의 경우, 세슘 양이온을 쓰면 리튬 양이온 사용보다 동일 전압에서 4배많은 일산화탄소를 얻을 수 있었다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국화학회지'(Journal of the American Chemical Society) 지난달 14일자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>