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KAIST, 이산화탄소의 환원 촉매 개발 및 최적화 성공

페로브스카이트 활용…탄소 포집 기술 조기 실현 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-10-13 13:31 송고
KAIST 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀이 탄소중립 시대에 발맞춰 이산화탄소의 환원 촉매 개발 및 최적화 연구에 성공했다. 사진은 연구성과가 게재된 논문 커버 이미지(사진제공:KAIST)© 뉴스1
KAIST 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀이 탄소중립 시대에 발맞춰 이산화탄소의 환원 촉매 개발 및 최적화 연구에 성공했다. 사진은 연구성과가 게재된 논문 커버 이미지(사진제공:KAIST)© 뉴스1
KAIST 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀이 이산화탄소의 환원 촉매 개발 및 최적화 연구에 성공했다.

이는 탄소 포집 및 활용저장 기술(CCUS)의 조기 실현에 기여할 것으로 기대된다.

13일 KAIST에 따르면 페로브스카이트는 ABO3(A=란탄족, B=전이금속)의 분자식을 가진 입방체 구조의 산화금속으로 차세대 태양전지에 응용되는 물질로 알려져 있다.

또, 고온과 지속적인 산화환원을 거치면서도 그 구조를 안정적으로 유지할 수 있어 산화탄소 환원반응 및 물 분해반응에 활용될 수 있는 물질로 주목받고 있다.

하지만, 기존에는 다양한 조성의 페로브스카이트 상에서 이산화탄소 환원반응의 성능을 예측하는 요인으로 ‘산소공공 형성 에너지’만을 활용했기 때문에 그 정확도가 다소 떨어진다는 단점이 있었다.

이에 연구팀은 란타넘-니켈-철산화물(La2NiFeO6 분자식) 더블 페로브스카이트를 합성하고 란타넘-니켈산화물(LaNiO3)과 란타넘-철산화물(LaFeO3)과의 비교 분석을 실시했다.

그 결과, 페로브스카이트 내 니켈(Ni) 구역은 산소 공공의 형성뿐만이 아닌 수소 흡착과 이온 전도도를 향상하는 것을 통해 입자의 환원을, 철(Fe) 구역은 이산화탄소의 강한 흡착을 방지해 이산화탄소의 해리 반응을 촉진하는 것을 확인했다.

이어 La2NiFeO6 더블 페로브스카이트에서는 각 구역의 역할이 시너지로 발현돼 각각의 단일 페로브스카이트 대비 월등한 이산화탄소 전환을 보이는 것을 발견했다.

연구팀은 이같은 일련의 요인들이 모두 성능을 예측하는 데 활용될 수 있다는 것을 확인했다.

이재우 교수는 “스크리닝 과정을 거쳐 최적화한 조성으로 페로브스카이트를 생산할 시, 이산화탄소를 전환해 활용하는 탄소 포집 및 활용저장 기술의 조기 실현에 기여할 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS 카탈리시스’ 9월17일자 온라인판에 게재됐다.


km5030@news1.kr

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