성균관대(총장 유지범) 에너지과학과 명창우 교수 연구팀과 충남대 화학과 손영구 교수 연구팀은 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 전기화학촉매를 개발했다. 연구팀은 상온·상압 조건에서 온실가스 이산화탄소를 유용한 탄화수소로 전환할 수 있음을 실험과 이론으로 증명했다.

9일 연구팀에 따르면 탄화수소는 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물이다.

이번 연구에서 개발된 촉매는 기존 고온·고압 열촉매와 달리 전기를 이용해 낮은 온도와 압력에서도 이산화탄소를 탄화수소로 전환할 수 있어 환경부담을 크게 줄일 수 있다. 촉매는 금 나노입자와 페로브스카이트 구조를 갖는 스트론튬 타이타네이트(SrTiO3)을 기반으로 하며 연구팀은 금 나노입자와 페로브스카이트 간 상호작용이 촉매 활성을 유도했음을 밝혀냈다.

피셔-트롭쉬 반응은 전통적으로 고온·고압에서 합성가스를 탄화수소로 전환하는 복잡한 화학반응이다. 연구팀은 이번 연구가 전기화학적 방식으로 피셔-트롭쉬 반응을 구현해낼 수 있음을 보여준 사례라고 설명했다.

손영구 충남대 교수는 “이번 성과는 이산화탄소와/일산화탄소 환원 반응을 통한 액체연료제조에 있어 전기화학적 가능성을 제시한 중요한 발견”이라고 말했다.

명창우 성균관대 교수는 “이번 연구는 기계학습을 활용한 촉매 연구 가능성까지 보여주었으며 이는 향후 촉매 개발에 중요한 발판이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구과제, 우수신진연구과제와 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 지난 9월 26일 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’(Advanced Energy Materials)에 표지논문으로 게재됐다.