UNIST가 온실가스 이산화탄소와 미세먼지 성분인 질산염을 낮추면서 농산업에 필수인 요소(Urea)를 생산할 수 있는 가능성을 열었다.
UNIST(총장 이용훈)는 권영국 에너지화학공학과 교수팀(논문 제1저자 신석민 석박통합과정 연구원)이 구리 내에 원자 수준의 틈을 제어하는 기술을 적용해 이산화탄소와 질산염을 고부가가치 요소로 전환하는 새로운 촉매 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.
권 교수팀은 리튬화 공정을 이용해 촉매 내부에 원자 수준의 틈을 구현했다. 원자 수준의 틈이 생성되는 것을 실시간 투과 전자현미경(TEM) 분석으로 관측하고 규명했다. 이어 구리 나노입자 사이에 원자 수준의 틈을 도입해 이산화탄소와 질산염의 전기화학적 공동환원 반응에 최적화된 촉매를 생성했다. 해당 촉매를 시험한 결과, 요소 합성의 전류효율과 생산속도가 크게 향상됨을 확인했다.
입자 틈의 거리가 6옹스트롬(A)에 가까운 구리(6A-Cu) 촉매는 기존 구리 촉매에 비해 약 17배의 요소 생산 속도(7541.9㎍h-1㎎cat-1)와 19배 이상의 요소 전류밀도(115.25㎃ ㎝c-2)를 나타냈다. 현재까지 학계에 보고된 최고 수치다. 50시간의 안정성 검증도 완료했다.
권영국 교수는 “전기화학적 이산화탄소·질소화합물 동시환원 분야는 초기 연구단계다. 기초연구를 통해 해당 분야의 이해를 넓히고 촉매 시스템 연구를 함께 진행하는 것이 기술 상업화에 필수적”이라며 “현재 수입에 의존하는 요소를 국내에서 자체 생산할 수 있도록 원천기술을 고도화하고 탄소중립에 기여하겠다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com