CO2/NO3- 동시 저감 가능…Energy & Environmental Science 게재

[울산 베타뉴스=박현 기자] UNIST 에너지화학공학과 권영국 교수팀은 구리 내에 원자 수준의 틈을 제어하는 기술을 적용해 이산화탄소와 질산염을 고부가가치의 요소(Urea)로 전환하는 새로운 촉매 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 구리 나노입자의 면 사이에 원자 수준의 틈을 도입해 이산화탄소와 질산염의 전기화학적 반응에 이상적이고 효율적인 촉매를 생성했으며, 해당 촉매로 요소 합성의 전류효율과 생산속도가 크게 향상됨을 확인했다. 이는 기존 구리 촉매에 비해 약 17배의 요소 생산 속도와 19배가 넘는 요소 전류밀도 성능향상을 보였다.

또한 연구팀은 밀도범함수이론(Density Functional Theory, DFT) 계산을 통해 개발된 촉매의 빠른 반응속도는 구리 표면의 상단에서 하단으로의 전자 밀도 이동에 의한 것이며 이산화탄소와 질소의 화합물인 C-N 결합의 전이 상태를 안정화하고 낮은 열역학 장벽에서 기인했다는 것을 밝혔다.

권영국 에너지화학공학과 교수는 “전기화학적 이산화탄소·질소화합물의 동시환원 분야가 초기 연구단계인 만큼, 기초연구를 통해 분야의 이해를 넓히는 동시에 촉매 시스템에 대한 연구를 함께 진행하는 것은 기술의 상업화에 필수적이다”며 “현재 수입에 의존하는 요소를 국내에서 자체 생산할 수 있는 원천기술을 발전시켜 탄소중립에 기여하겠다”고 말했다.

이번 연구는 에너지·환경과학 분야의 세계적 권위지인 ‘Energy & Environmental Science’에 온라인 게재됐고 Inside Back Cover 논문으로 선정돼 출판됐다.

베타뉴스 박현 기자 (ph9777@betanews.net)
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