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Co2를 친환경 車연료로…부탄올 전환율 70배↑ 높였다

최종수정 2021.05.12 10:27 기사입력 2021.05.12 10:27

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광주과학기술원 이재영 교수팀, 구리·인 촉매 크기 10배 키워 70배 효율 달성

Co2를 친환경 車연료로…부탄올 전환율 70배↑  높였다
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[아시아경제 김봉수 기자] 지구 온난화의 주범인 이산화탄소는 친환경 부탄올로 전환할 수 있다. 문제는 높은 비용과 낮은 효율이 문제인데, 한국 연구진이 기존보다 70배 높은 효율로 전환할 수 있는 기술을 개발했다.


광주과학기술원(GIST)은 지구·환경공학부 이재영 교수 연구팀이 이산화탄소 재자원화 공정을 통해 자동차의 연료로 사용 가능한 친환경 부탄올을 효율적으로 생산하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

그동안에도 지구온난화의 주범인 온실가스 이산화탄소를 감축하면서 석유화학 공정을 통해서만 생산할 수 있는 고부가가치의 유기화합물을 확보하는 기술 연구가 진행돼 왔다. 문제는 이산화탄소(CO2)에서 탄소의 수를 2개, 3개로 늘리는 전환 공정은 반응 선택성과 효율이 높지 않아 공정의 후단부에 추가로 분리와 농축공정이 필요하다. 최근엔 구리 촉매를 사용해 전기 화학적 이산화탄소 전환을 통해 부탄올을 생산한 사례가 있긴 했다. 그러나 부탄올에 대한 패러데이 전환효율은 0.056%로 활용이 어려운 수준이었다.


연구팀은 구리(Cu) 금속에 인(P)을 도입한 전기 화학 촉매를 이용해 이산화탄소가 다탄소 유기화합물로 전환되는 과정에서 반응속도 결정단계인 일산화탄소 흡착종(CO)을 제어함으로써 부탄올 생산 효율을 기존보다 70배 향상시켰다. 기존보다 약 10배 정도 큰 면적의 전극촉매를 사용하여 도출한 결과였다.


부탄올은 휘발유를 대체할 수 있는 수송에너지로서 에너지 밀도가 높아 고연비를 실현할 수 있다. 부탄올은 페인트, 잉크, 본드를 구성하는 물질일 뿐만 아니라 반도체와 정밀기계의 세정제로도 사용이 가능하다. 식품, 비누, 화장품 등에도 활용된다.

이재영 교수는 “그동안 지구온난화의 유발물질로 알려진 이산화탄소를 고부가가치의 친환경 자원으로 활용할 수 있게 되었다”면서 “향후 전극 촉매의 대면적화와 공정 개선을 통해 미래 수소에너지인 부탄올을 대량생산해 친환경 내연기관 자동차에 사용할 수 있기를 기대한다”고 말했다.


이번 연구 결과는 화학 기술 분야의 세계적인 학술지인 ‘미국화학회 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’의 11일자 온라인에 게재됐다.


김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
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