국내 연구진, CO2→에탄올 전환기술 개발 성공
국내 연구진, CO2→에탄올 전환기술 개발 성공
  • 권준범 기자
  • 승인 2022.11.22 20:07
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전환 시 태양광 이용...'탄소중립 핵심 원천기술' 주목

[에너지신문] 강영수 한국에너지공대 교수 연구팀이 이산화탄소(CO2)를 광전기화학적인 방법에 의해 높은 선택성과 고효율의 에탄올(CH3CH2OH)로 전환하는 기술을 개발했다.

선형 구조의 이산화탄소 분자는 물리화학적으로 매우 안정적이기 때문에 일반적인 환원반응을 통해 연료물질로 변경시키기 위해서는 많은 에너지와 고가의 희귀 금속 촉매가 사용돼 현재까지 경제적으로 이를 달성할 수 있는 기술이 없는 실정이다.

이를 극복하기 위해 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 광전기화학적인 방법으로 이산화탄소를 연료로 전환하는 기술이 개발되고 있기는 하나 효율이 낮고 생성물의 선택성이 없어 기술적인 한계가 있다.

▲ 연구팀은 이산화탄소를 에탄올로 고효율의 경제적이면서 선택적으로 전환할 수 있도록 환원전위를 조절하고 적절한 BiVO4 광양극과 코어-쉘 구조의 ZnO@ZnTe를 기능화한 광음극을 개발, 최적화된 광전기화학적 시스템을 구성했다.
▲ 연구팀은 이산화탄소를 에탄올로 고효율의 경제적이면서 선택적으로 전환할 수 있도록 환원전위를 조절하고 적절한 BiVO4 광양극과 코어-쉘 구조의 ZnO@ZnTe를 기능화한 광음극을 개발, 최적화된 광전기화학적 시스템을 구성했다.

에탄올은 화학산업의 기초 물질 중의 하나로 연료뿐만 아니라 화학산업의 원료로도 활용이 가능해 경제성이 뛰어나지만 일반적으로 석유에서 뽑아낸 에틸렌으로부터 제조하거나 효모로 탄수화물을 발효시켜서 만들기 때문에 많은 에너지와 복잡한 공정이 필요하다.

강영수 교수 연구팀은 이산화탄소를 에탄올로 고효율의 경제적이면서 선택적으로 전환할 수 있도록 환원전위를 조절하고, 적절한 BiVO4 광양극과 코어-쉘 구조의 ZnO@ZnTe를 기능화한 광음극을 개발, 최적화된 광전기화학적 시스템을 구성했으며 이 시스템에 광을 조사하는 방법에 따라 에탄올이 선택적으로 생성되는 것을 확인했다.

해당 기술은 태양광을 활용해 기존 메탄올 제조에 필요한 6개 전자 전달의 두 배에 해당하는 12개의 전자를 광전기화학적인 방법으로 이산화탄소에 전달, 선택적으로 전환하는 화학반응을 일으켜 에탄올로 제조한다. 산업현장에서 배출되는 이산화탄소를 에탄올로 전환할 때 태양광을 이용하기 때문에 최소한의 에너지를 소모하는 장점이 있어 탄소중립 사회를 위한 핵심적인 원천기술로 주목된다.

강영수 교수는 “2023년부터 2025년까지 리더연구자지원사업을 통해 실제 산업에서 활용할 수 있도록 기존에 개발된 기술들에 대해 효율을 높이고, 연속 공정 및 대용량 원천기술 개발에 전념할 계획”이라고 밝혔다.

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