이화여대 화공신소재공학전공 나종걸 교수. 사진 이화여대 *재판매 및 DB 금지
[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 이화여자대학교(총장 김은미) 연구팀이 지구 온난화 주범인 이산화탄소를 산업의 기초 원료인 에틸렌으로 전환하는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
이화여대 화공신소재공학전공 나종걸 교수와 서울대학교 화학부 황윤정 교수, 한국과학기술연구원 청정신기술연구본부 원다혜 박사로 이루어진 공동연구팀이 이산화탄소를 전기화학적으로 전환시켜 석유화학산업의 기본 물질인 에틸렌을 생산하는 기술을 개발했다.
연구팀은 전기화학적 이산화탄소 환원 반응 디바이스와 다중물리 시뮬레이션을 접목하는 방식으로 에틸렌 생산량에 영향을 미치는 물 공급 원리를 규명해 친환경 에틸렌 대량생산 기술에 근접하는 성과를 이뤘다.
연구팀은 물 분자 공급원리와 그 역할에 대한 근본적인 해답을 위해 중수소(deuterium) 표지 물 분자의 움직임을 관찰했고 양극액(anolyte)에서 멤브레인을 통해 넘어온 물 분자가 환원전극에서 이산화탄소와 반응하여 에틸렌을 생성한다는 것을 밝혀냈다.
나아가 기존에는 기체확산층을 통해 공급된 가습 된 이산화탄소가 환원전극에서 주도적인 역할을 하는 것으로 이해되었으나 이는 촉매의 활성을 돕는 데 그치는 것이며 반응에 직접적으로 참여하는 물 분자는 양극액에서 공급된다는 설계인자를 얻을 수 있었다.
나종걸 교수는 "이번 연구 결과의 핵심은 전기화학적 이산화탄소 전환 디바이스 성능에 지대한 영향을 미치는 물의 공급원리를 이해한 데 있다"라며 "컴퓨터를 이용한 실험인 다중물리 시뮬레이션과 실제 화학실험을 접목시킨 성공적인 융합연구"라고 말했다. 그러면서 "본 연구를 통해 탄소제로 시대를 위한 이산화탄소 대량 전환 공정개발에 한걸음 가까워졌다고 생각한다"고 밝혔다.
한편 본 연구는 한국연구재단의 '유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업'의 지원을 받아 수행됐다. 논문 '막전극의 전기화학 CO2 저감 중 에틸렌에 포함된 수소원자의 기원'은 지난 11일 에너지 분야에서 저명한 국제 학술지에 표지논문으로 게재됐다.
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