국내 연구진이 이산화탄소와 메탄 등 기후 변화를 일으키는 주요 온실가스의 자원화 가능성을 확인했다.

노현석 연세대 교수팀은 이산화탄소 포집·활용이 가능한 고성능 니켈 촉매 메커니즘을 규명했다고 25일 밝혔다.

온실가스 배출을 줄이고 자원으로 재활용하는 연구가 활발하다. 대표 온실가스인 이산화탄소는 구조가 안정돼 화학적 전환이 어렵다. 고온에서 화학 반응이 진행, 촉매 안전성을 확보하기 어렵다.

연구팀은 이산화탄소 개질 반응 촉매를 개발하기 위해 촉매 구성물질을 연구했다. 니켈(Ni), 마그네시아(MgO), 세리아(CeO₂), 지르코니아(ZrO₂)가 촉매 성능에 미치는 영향을 규명했다. 비율에 따라 특성이 어떻게 달라지는지 밝혀, 경제성 있고 안정된 촉매 개발의 길을 열었다.

이산화탄소 개질 반응 성능을 비교한 결과, 활성 물질인 니켈의 입자 크기가 촉매 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 세리아 함량이 높을수록 촉매 구성 물질 간 상호 작용이 강화, 반응에 유리한 나노 수준의 니켈 입자가 형성됐다.

연구팀은 앞선 연구에서 니켈, 세리아, 지르코니아로 구성된 촉매를 개발했다. 이후 마그네시아를 첨가해 경제성을 높이면서 200시간 이상 높은 활성을 갖는 고성능 촉매를 개발했다.

노현석 연세대 교수
노현석 연세대 교수

노현석 교수는 “니켈, 마그네시아, 세리아, 지르코니아로 구성된 이산화탄소 촉매의 중요 메커니즘을 규명, 고부가가치 화학물질 생산 공정의 상용화 가능성을 확인했다”면서 “발전소와 제철소에서 배출되는 이산화탄소 자원화를 위해 촉매, 반응기 등 실용화 연구를 지속할 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 화학분야 권위지 '그린 케미스트리'에 실렸다. 과학기술정보통신부, 한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행됐다.

송준영기자 songjy@greendaily.co.kr

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