이산화탄소를 휘발유로 직접 전환 성공

■ 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환 성공

 

● 화학연 "300도의 저온에서도 반응해 에너지 효율 높여"

 

한국화학연구원은 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 촉매 기술을 개발했다고 2019년 12월 10일 밝혔다. 이산화탄소를 휘발유(탄소와 수소의 결합체)로 전환하는 공정은 두 단계로 진행되는 간접 전환 방식과 두 공정을 하나로 통합한 직접 전환 방식이 있다.

 

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. 연구팀은 직접 전환 반응에 쓰이는 철. 구리. 칼륨 촉매에서 구리와 칼륨의 역할을 확인하고, 각 촉매 성분의 적절한 양을 알아내는 데 성공했다.

 

구리는 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 쪼갠 뒤, 철 표면의 산소를 제거하는 역할을 하며, 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 붙게 해 탄소 고리를 이어주는 역할을 한다. 또한 기존 직접 전환 공정에 칼륨을 더 첨가하면, 촉매 안의 철과 구리가 합금을 만들도록 촉진해 반응의 안전성을 높인다는 사실을 확인했다.

 

● 수율을 상용화 가능한 수준인 40%까지 높이는 것이 목표

 

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