국내 연구팀, 이산화탄소서 부탄올 생산… 온난화 해결 한걸음

온실가스인 이산화탄소를 포집해 활요하는 기술이 지구온난화 해결 방안 중 하나로 주목받는 가운데, 이산화탄소로부터 순도가 높은 부탄올 생산에 성공한 연구 결과가 발표됐다.

한국연구재단은 성균관대 이효영(사진) 교수 연구팀이 새로운 가시광촉매를 활용해 이산화탄소로부터 순도가 높은 부탄올을 생산하는 데 성공했다고 밝혔다. 부탄올은 냄새가 강한 무색의 가연성 액체다. 4개 탄소 사슬을 갖고 있으며, 용매나 연료로 사용할 수 있다. 가시광촉매는 가시광선 범위의 빛을 흡수해 화학 반응을 촉진하는 물질이다.

연구팀은 이산화탄소를 부탄올과 같은 자원으로 전환하는 광촉매 방법에 효율성과 선택성을 높일 수 있는 ‘결정면 엔지니어링’ 방법을 결합해 이산화탄소 분자로부터 탄소 사슬이 4개인 부탄올을 최대 60%의 선택성으로 생산하는 데 성공했다. 광촉매의 결정면 엔지니어링이란 표면 원자 배열에서 발생하는 독특한 결정면에 의존하는 특성을 활용해 성능을 향상시키는 방법이다.

연구팀은 이산화탄소 환원에 유망한 광촉매지만 불안정한 산화세륨(CeO₂)과 전하 분리 특성이 뛰어난 산화구리(Cu₂O)를 결합해 새로운 가시광촉매를 구성했다. 촉매 성능에 영향을 미치는 Cu₂O 결정면을 정밀 제어해 부탄올에 대한 선택성을 향상시켰다.

이효영 교수는 이번 연구에 대해 “광촉매 성능 향상을 위한 계면 효과를 이해하는 명확한 관점과 지속가능한 화학 생산을 위한 통찰력을 제공한다”며 “온난화 주범인 이산화탄소를 고부가가치 화합물로 상품화함으로써 인류 난제를 해결할 수 있는 탄소 중립 실현에 한 걸음 다가갈 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 과학 저널 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지’에 지난달 온라인 게재됐다.