성균관대학교 산학협력단

에너지과학과 명창우 교수 공동연구팀, 친환경 피셔-트롭쉬 전기화학촉매 개발

- 상온·상압에서 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 친환경 기술 제시

- 국제학술지 Advanced Energy Materials 표지 논문으로 선정

▲ (왼쪽부터) 충남대 양주현 연구원, 성균관대 심기범 연구원, 충남대 박소정 연구원, 충남대 이충균 교수, 성균관대 명창우 교수, 충남대 손영구 교수

에너지과학과 명창우 교수 연구팀과 충남대 화학과 손영구 교수 연구팀은 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 전기화학촉매를 개발했다. 연구팀은 상온·상압 조건에서 온실가스 이산화탄소를 유용한 탄화수소*로 전환할 수 있음을 실험과 이론으로 증명했다.

※ 탄화수소: 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물

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

※ 촉매: 반응과정에서 소모되지 않으면서 반응속도를 변화시키는 물질

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 수행됐으며 연구결과는 지난 9월 26일 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 표지논문으로 게재됐다.

▲ 이산화탄소의 전기화학적 피셔-트롭쉬 탄화수소 전환 가능성을 밝힌 손영구 교수와 명창우 교수 공동연구팀의 이번 성과가 Advanced Energy Materials 표지논문으로 선정되었다.

※ 논문명: Exploring Direct Electrochemical Fischer–Tropsch Chemistry of C1–C7 Hydrocarbons via Perimeter Engineering of Au–SrTiO3 Catalyst

※ 저널: Advanced Energy Materials(IF: 24.4)

※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/aenm.202402062