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이재영 교수팀, 이산화탄소를 에탄올로 전환하기 위한 줄무늬 촉매 개발

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  • 이재영 교수팀, 이산화탄소를 에탄올로 전환하기 위한 줄무늬 촉매 개발

     

    국제환경연구소에서 지원하고 있는 기후변화대응기술사업의 성과로 발표되었습니다. 

     

    [관련기사]

    http://news1.kr/articles/?3158959

     

    □  GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 지구․환경공학부 이재영 교수팀이 이산화탄소를 고부가가치 연료 에탄올로 전환하기 위한 산화구리-은 실용촉매를 개발했다.

    □  산업 공정에서 배출되는 이산화탄소를 처리하기 위해 이산화탄소를 포집‧저장하는 CCS* 기술이 연구되고 있지만, CCS 기술은 저장된 이산화탄소가 완전히 분해되거나 제거되지 않는 한계를 지닌다. 이 때문에 최근 이산화탄소를 폐기물이 아닌 폐자원의 관점에서 재활용하기 위한 기술인 CCU**(이산화탄소 포집 및 재활용)가 주목받고 있다.

    * CCS(Carbon Capture and Sequestration) : 발전소‧제철소 등에서 대량으로 배출되는 이산화탄소를 포집해 폐기물의 관점에서 지하나 해저에 매립‧저장 하는 기술

    ** CCU(Carbon Capture and Utilization) : 이산화탄소를 포집‧저장하는 것이 아니라, 고부가가치의 물질로 전환시켜 재활용하는 기술. CCS의 문제점 및 한계점을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.

    ∘  CCU 기술에서 이산화탄소를 전기화학적 전환을 통해 유기화합물로 전환할 때 가장 시급히 극복해야 할 과제는 패러데이 효율***을 높이고 원하는 유기화합물을 얻어내도록 반응 선택성을 높이는 것이다.

    *** 패러데이 효율 : 사용한 전기에너지 중 실제 에탄올 생성에 소모된 에너지 비율(%).

    □  연구팀은 공정이 단순한 전기화학적 도금증착법****을 통해 은이 포함된 산화구리 전극 촉매를 나노크기로 가스확산층 위에 줄무늬 모양으로 제조한 뒤, 이를 활용해 수용액상에서 이산화탄소의 전기화학적 전환을 시도했다.

    **** 전기화학적 도금증착법 : 금속 이온이 함유된 수용액에서 전도성 재료 전기에너지를 인가하면 금속의 환원(석출)반응으로 박막의 균일 전극을 제조하는 방법을 말한다.

    ∘ 실험 결과, 본 연구에서 개발된 산화구리-은 줄무늬 전극 촉매는 34% 패러데이 효율을 나타냈으며,이는 산화구리 전극 촉매만을 사용했을 때(10%)에 비해 3배 이상 개선된 것이다.

    □  이재영 교수는 “이산화탄소를 100% 모두 에탄올로 전환 할 수 있다면 이산화탄소로 인한 환경 문제와 식량 및 에너지 고갈 문제를 동시에 해결하는 데 기여할 수 있으며, 이번 성과는 이산화탄소를 미래 수송용 연료로 재활용할 수 있는 새로운 가능성을 연 것으로 평가된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

    □  지구․환경공학부 이재영 교수(교신저자·Ertl 탄소비움연구센터)가 주도하고 이승화 박사(제1저자),박기범 석사과정생(제2저자)이 수행한 이번 연구는 GIST 국제환경연구소와 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원으로 수행되었고, 촉매 분야의 세계적인 학술지인 ACS Catalysis 11월 9일자 온라인 판에 게재되었다. (논문명: The Importance of Ag-Cu Biphasic Boundaries for Selective Electrochemical Reduction of CO2 to Ethanol)  <끝>

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