한국화학연구원은 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 촉매 기술을 개발했다.

이산화탄소를 휘발유(탄소와 수소의 결합체)로 전환하는 공정은 두 단계로 진행되는 간접 전환 방식과 두 공정을 하나로 통합한 직접 전환 방식이 있다.

▲ 촉매 기술을 이용해 이산화탄소에서 전환된 휘발유.

직접 전환은 800도의 고온 공정을 필요로 하는 간접 전환과 달리 300도의 저온에서도 반응할 수 있어 활발히 연구되고 있지만, 촉매의 반응 기제가 알려져 있지 않아 활용이 어려웠다.

15일 연구팀은 직접 전환 반응에 쓰이는 철·구리·칼륨 촉매에서 구리와 칼륨의 역할을 확인하고, 각 촉매 성분의 적절한 양을 알아내는 데 성공했다고 밝혔다.

구리는 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 쪼갠 뒤 철 표면의 산소를 제거하는 역할을 하며, 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 붙게 해 탄소 고리를 이어주는 역할을 한다.

또 기존 직접 전환 공정에 칼륨을 더 첨가하면 촉매 안의 철과 구리가 합금을 만들도록 촉진해 반응의 안전성을 높인다는 사실을 확인했다.

이를 통해 촉매에 들어가는 구리와 칼륨의 적절한 양을 파악, 최적화된 촉매를 설계했다.

개발한 촉매를 직접 전환 공정에 적용한 결과 수율(이산화탄소의 휘발유 전환율)은 20% 정도로 나타났다.

전기원 화학연 박사는 "직접 전환 공정은 저온에서도 반응이 가능해 에너지 효율을 높일 수 있다"며 "앞으로 수율을 상용화 가능한 수준인 40%까지 높이는 것이 목표"라고 말했다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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