이산화탄소를 메탄올로 바꾸는 촉매를 국내 연구진이 제시했다.

26일 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 류정기 교수팀이 성균관대학교 김종순 교수팀, 연세대학교 손 알로이시우스 교수팀과 함께 이산화탄소를 메탄올로 바꾸는 구리 촉매를 개발했다고 밝혔다.

메탄올은 플라스틱, 합성 섬유 등의 원료다.

액체 상태로 저장·운반이 쉬워 최근에는 수소 저장 운반체, 연료전지 원료 등으로도 주목받고 있다.

이산화탄소를 원료로 메탄올을 생산하면 탄소 배출을 줄일 수 있지만, 반응 과정에서 수소 등의 물질이 섞여 나오기 때문에 정제 공정을 거쳐야 하는 한계가 있다.

연구팀이 개발한 구리 촉매는 부산물이 아닌 메탄올만 골라서 만들 수 있다.

목표물만 골라 만드는 성능인 메탄올 선택도는 구리 기반 촉매 중 가장 높은 최대 70%를 기록했다.

이는 고가의 귀금속 촉매에 버금가는 성능이라고 연구팀은 설명했다.

일반적인 구리 촉매의 선택도는 10∼30% 수준이다.

이 촉매는 구리 피로인산염 나노 영역과 순수 구리 금속 영역이 마치 퍼즐처럼 꼭 맞는 조합을 이루는 밀착 구조다.

이 구조 덕분에 수소가 만들어지는 경쟁 반응이 억제되고, 메탄올만을 선택적으로 만들어낼 수 있다.

연구팀은 리튬배터리의 방전 원리를 활용해 이 같은 정교한 복합 구조를 만들 수 있었다.

배터리 방전처럼 전극 재료에 전류를 흘려주면, 전극에 포함된 구리 피로인산염 일부가 순수 구리로 환원되며 두 물질이 한 입자 안에서 자연스럽게 섞이는 복합 구조가 형성된다.

류정기 교수는 "값싼 구리를 활용한 이번 촉매 기술은 이산화탄소를 유용한 자원으로 바꾸는 '탄소 자원화' 시대를 앞당기는 데 기여할 수 있을 것"이라며 "배터리 방전 원리를 활용해 촉매를 손쉽게 확보했다는 점에서 산업적 활용 가능성이 커 향후 전극의 대면적화와 시스템 통합을 통해 실제 공정에 적용할 계획"이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 "어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에 게재돼 지난달 20일 온라인으로 공개됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받았다.