이산화탄소→일산화탄소 고효율 전환…‘이중 원자구조 촉매’ 개발 작성일 03-08 28 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">화학연, 금속을 원자 단위로 정밀 설계..고온서 성능 저하 해결<br>불순물 없이 일산화탄소 100% 선택적 생성..장시간 운전 후 성능유지</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="9M4Doqd8Tw"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b0463f16e7d80bbb4875be5cc7dd054a22b5f6b680ca37717e7cd4893104a280" dmcf-pid="2R8wgBJ6TD" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이산화탄소의 일산화탄소 전환 및 활용 예시. 화학연 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/08/dt/20260308120640195ppzl.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="YyIz1EGhS1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/08/dt/20260308120640195ppzl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이산화탄소의 일산화탄소 전환 및 활용 예시. 화학연 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="fe161c25dcddbdb8c36e06fec3314b8ca3a922d081e8a602fedb098dd5dba017" dmcf-pid="Ve6rabiPSE" dmcf-ptype="general"><br> 고열 열화학 조건에서 성능 저하 없이 이산화탄소를 산업 원료인 일산화탄소로 전환할 수 있는 새로운 촉매가 개발됐다.</p> <p contents-hash="b4333097f310c5d4316cf2e2f078597a30263387eaf57a564d803780f7445ec8" dmcf-pid="fdPmNKnQhk" dmcf-ptype="general">금속을 원자 단위로 정밀 설계해 고온 공정에서 성능 저하 없이 일산화탄소를 대량 생산할 수 있는 기반을 마련한 평가 받는다.</p> <p contents-hash="f7ac081d280f35756c093d24a10764552dabd9564a8e8dcfa7a6e6aa6d37b459" dmcf-pid="4U1x9yztCc" dmcf-ptype="general">한국화학연구원은 김현탁 박사팀이 김영진 경북대 교수팀, 이근식 울산과학기술원(UNIST) 교수팀, 김상준 충남대 교수팀과 공동으로 고온 열화학 반응에서 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 ‘이중 원자구조 촉매’를 개발했다고 8일 밝혔다.</p> <p contents-hash="5ef50d810a60817f525d3ac6abf6585b367e8b161137d23082905f36d3e9e0e5" dmcf-pid="8utM2WqFSA" dmcf-ptype="general">이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 기술은 합성연료와 화학제품 생산의 핵심 공정이다. 하지만 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 분자여서 500도 이상의 고온이 필요하고 반응 과정에서 촉매 성능이 쉽게 떨어지는 문제가 있다.</p> <p contents-hash="d80e6d61d330d397601ce9ca22a14e83e2685a00ed613562fc91630f1c089039" dmcf-pid="67FRVYB3yj" dmcf-ptype="general">기존 이산화탄소 전환 촉매는 니켈, 구리, 백금 등 금속 나노입자를 주로 사용하는데, 금속 사용량이 많을수록 비용이 늘고, 고온 장시간 운전에서 금속 입자가 뭉쳐 성능이 저하된다.</p> <p contents-hash="3953197f16665ca6c7f797ef939df9a53c21906f1e0b6c44777b04d8db26e031" dmcf-pid="Pz3efGb0SN" dmcf-ptype="general">연구팀은 촉매에 금속을 원자 단위로 정밀 설계해 금속 사용량을 최소화했다. 또 질소가 도핑된 탄소 구조 안에 두 금속 원자를 원자쌍 형태로 고정하는 합성법으로 성능 저하 문제를 해결했다.</p> <p contents-hash="6d2cdd9e98f1acac2eccdd0fc4dd2db6d4d80e79a0b174fbd3ff44720aad2e09" dmcf-pid="Qq0d4HKpWa" dmcf-ptype="general">개발된 촉매는 이산화탄소를 빠르게 활성화하고, 생성된 일산화탄소는 바로 분리시키며 불필요한 메탄 생성은 억제한다. 단단히 고정된 원자는 고온에서도 위치가 뒤바뀌지 않아 반응 성능을 오래 유지할 수 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8de63e4daeefedabfe7945dced258d849805bff70836403b3c5f3ee769d6a34b" dmcf-pid="xBpJ8X9UWg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="화학연이 개발한 ‘이중원자 촉매’ 합성 공정 모식도. 화학연 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/08/dt/20260308120641482clxx.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="GjVgMF8BT5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/08/dt/20260308120641482clxx.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 화학연이 개발한 ‘이중원자 촉매’ 합성 공정 모식도. 화학연 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="9daf8abcfa1f636efca4598547807361972652c08ee139c1d94642190335d18d" dmcf-pid="ywjXlJsAho" dmcf-ptype="general"><br> 합성 공정도 진공증착 같은 고가 장비 의존도를 낮추고, 용액 기반 혼합-건조-열처리로 구현되는 합성 전략으로 단순화했다.</p> <p contents-hash="9a0d5b5dd64acb09b3123ac1b1eb3bc8bf3b1d877b66369c4c17e880e1fa9cfc" dmcf-pid="WrAZSiOchL" dmcf-ptype="general">기존과 동일한 조건에서 원료 투입만 늘려도 13∼15g 규모의 이중 원자 촉매를 반복 제조할 수 있어 대량 생산 가능성을 보여줬다고 연구팀은 설명했다.</p> <p contents-hash="fac210bb1badeb6a4e80b9e5f5e414d42cc545b5b63951053c2123b94d32dda5" dmcf-pid="Ymc5vnIkSn" dmcf-ptype="general">실험 결과, 개발된 촉매는 300∼600도 범위에서 메탄 같은 불순물 없이 일산화탄소가 거의 100% 선택적으로 생성됐다.</p> <p contents-hash="f2818a09801e07d0a48ea31f2f83bc7a411ef250e0c5b0d942a5adcdf4cb6b3c" dmcf-pid="Gsk1TLCECi" dmcf-ptype="general">온도를 올렸다 내리는 가혹한 조건 등에서도 100시간 이상 운전 후 성능을 유지했다.</p> <p contents-hash="ee9d0604b2068d67df5c17411001a37beaced9abde6a82b852164bf36bee2eb9" dmcf-pid="HOEtyohDyJ" dmcf-ptype="general">더욱이 촉매는 실험 조건에서 이론적 한계(66%)에 근접한 64%의 전환율을 보였다고 연구팀은 설명했다.</p> <p contents-hash="b3477394e062b52216927ea0d15b64898665ae86ea4cc8d877f39180bf7c75e0" dmcf-pid="XIDFWglwld" dmcf-ptype="general">김현탁 화학연 박사는 “이산화탄소를 일산화탄소로 전환해 합성가스를 만들고, 이후 메탄올과 합성연료, 플라스틱 등 다양한 공정으로 연결하는 이산화탄소 자원화 밸류체인의 관문 공정인 ‘역 수성가스전환’ 촉매로 활용 가능성이 높다”고 말했다.</p> <p contents-hash="3cd6b8829a534299c8ed775f9f326913dd0a00f3af9c4ee93ff704a5d3bfaa35" dmcf-pid="ZCw3YaSrCe" dmcf-ptype="general">연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난해 11월에 실렸다.</p> <p contents-hash="6825fb87dc92d61b1c2b1d7338740c4e655f571e1ded12eabc3d0203b46c79ae" dmcf-pid="5hr0GNvmvR" dmcf-ptype="general">이준기 기자 bongchu@dt.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 디지털타임스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [알파고 쇼크 10년] GPU 280장으로 'AI 시대' 알려…이제는 100만 수요 03-08 다음 [속보]‘일본 군국주의 상징’ 욱일기 WBC 한일전 또다시 등장…서경덕 “전쟁의 공포 다시금 상기시키는 행위” 03-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
