작성일 : 19-12-12 19:46
화학연 전기원·김석기 탄소자원화연구소 박사팀, 계산과학 활용 휘발유 전환 메커니즘 밝혀 , '이산화탄소→휘발유' 직접 전환 촉매기술 개발
 글쓴이 : happy
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한국화학연구원 탄소자원화연구소 연구진이 이산화탄소를 휘발유로 전환하는 촉매 제조기술을 개발했다.(왼쪽부터 한승주 박사, 전기원 박사, 김석기 박사, 박해구 연구원)<사진=화학연 제공 >
이산화탄소를 휘발유로 전환하는 촉매 제조기술이 개발됐다.

한국화학연구원(원장 이미혜)전기원·김석기 탄소자원화연구소 박사팀이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 반응 메커니즘을 밝히고 전환공정의 핵심인 촉매를 최적화하는데 성공했다고 10일 밝혔다. 

직접전환은 두 단계로 나눠진 간접전환을 단일한 공정으로 통합한 기술이다. 간접전환 반응이 800℃ 고온에서 진행되는 반면, 직접전환 반응은 300℃ 저온에서 진행돼 에너지를 적게 써 에너지 효율이 높다. 하지만 반응 메커니즘이 베일에 가려져 있어 촉매 성능을 최적화하는데 한계가 있었다.

연구팀은 계산과학을 통해 직접전환 반응에 쓰이는 촉매 성분별 역할을 규명했다. 이를 바탕으로 촉매 성능을 최적화했다. 특히 직접전환 반응에 쓰이는 철, 구리, 칼륨 중 구리와 칼륨의 역할을 밝혔다. 연구진에 따르면 구리는 이산화탄소를 일산화탄소와 산소를 쪼개면서 철 표면에 흡착된 산소제거 반응을 촉진했다. 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 붙어 휘발유로 전환되는 반응을 도왔다.

연구진은 실험을 통해 직접전환 반응 공정에 칼륨을 첨가할 경우 철, 구리, 칼륨 합금 형성을 촉진해 안정성을 높인다는 사실도 확인했다. 이를 기반으로 철 기반 촉매에 들어가는 구리와 칼륨의 적절한 양을 알아내고 최적화된 촉매를 개발했다.

연구진에 따르면 간접전환은 300℃ 저온에서 반응하는만큼 전력공급이 안정적이지 못한 환경에서도 가동 될 수 있다. 태양열과 풍력 등 재생에너지를 전력 공급원으로 사용할 수 있을 것으로 보인다.

김석기 박사"재생에너지는 자연환경과 계절에 따라 출력량이 변동될 수 있는데, 이번에 개발된 직접전환 공정은 이러한 유동적인 환경에 적합하다"면서 "최근 보급량이 증가하고 있는 신재생에너지의 저장수단으로도 활용할 수 있다"고 설명했다.

전기원 박사 "이번에 개발된 원천기술을 바탕으로 파일럿 플랜트로 규모를 키우는 연구에 힘을 기울이겠다"고 말했다.

연구성과는 온실가스저감 분야 학술지 Journal of CO2 Utilization 12월호에 게재됐다.