바닷물 속 이산화탄소를 연료로 전환하는 혁신적 촉매 기술 개발
바닷물 속 이산화탄소를 줄이고 이를 유용한 연료로 전환할 수 있는 기술이 개발되었습니다. 한국화학연구원 연구진은 바닷물 속 이산화탄소를 전기분해하여 에탄올, 프로판올과 같은 유용한 연료로 바꾸는 촉매를 선보였다고 밝혔습니다. 이 기술은 해수 배터리의 이산화탄소와 나트륨 침전물을 줄이는 데도 효과적입니다.
바카라사이트 연구진은 저렴한 비금속 촉매를 사용해 이산화탄소를 다탄소 알코올로 합성하는 전기화학적 전환 기술을 개발했습니다. 이 촉매는 카본계 소재에 이종원소인 붕소와 질소를 도핑하여 경제성을 높였으며, 높은 선택도로 다탄소(C2+) 알코올로 전환할 수 있습니다. 특히, 이 촉매는 상온·상압에서 CO2의 탄소와 산소의 분해·결합 반응성을 높여 전환 효율을 극대화했습니다.
해수 배터리는 바닷물을 전해질로 사용하여 자원이 풍부하고 친환경적이며, 화재 및 폭발 위험이 적은 이점이 있지만, 에너지 저장 용량이 적고 염분으로 인한 부식, 이산화탄소와 나트륨 결합으로 인한 석회 침전물의 형성이 문제였습니다. 그러나 이번 연구에서 개발된 전기화학적 CO2 분해와 유용한 연료로의 전환 기술을 적용하면 이러한 문제를 보완할 수 있습니다.
또한, 바닷물은 이산화탄소를 자연적으로 흡수하지만, 이 과정에서 발생하는 수소 이온이 해양 산성화를 초래하여 생태적·경제적 피해를 줄 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 대기 중 이산화탄소를 줄이고 해양에 저장하는 기술을 보완하고 있으며, 연구자들은 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 전환하는 데 집중하고 있습니다.
실험 결과, 새로 개발된 촉매를 적용한 해수 배터리는 기준 전압 대비 0.7V 낮은 상태에서 투입 에너지의 87.9%를 변환하는 데 사용했습니다. 변환된 물질 중 다탄소 알코올의 선택도는 95%였으며, 160시간 이상 안정적인 작동을 보였습니다.
바카라게임 연구팀은 후속 연구를 통해 올해 유닛셀 제작과 운전을 시작으로 오는 2030년 스택셀 안정화를 통한 실증 가능성을 검토할 계획입니다. 이영국 화학연 원장은 이번 기술이 해외 메이저 기업들이 독점하는 기술 시장에서 온실가스 유래 바이오 원료 제조 기술을 통해 새로운 시장을 선점하는 데 기여할 것이라고 밝혔습니다.
이번 연구 결과는 화학 공정 과학기술 분야의 국제학술지 ‘ACS Catalysis’에 지난 6월 보충 표지 논문으로 게재되었습니다.
