◆…니켈·망간 금속원자 각 1개씩 이웃하게 만들어진 이원자 촉매 아래 이산화탄소가 일산화탄소로 분해되는 모식도. 사진=SK이노베이션 제공
전기화학적 전환 기술은 전기를 이용해 온실가스인 이산화탄소를 일산화탄소 등의 유용한 탄소화합물로 바꾸는 온실감스 감축을 위한 기술이다. 일산화탄소는 초산, 플라스틱 등의 화학제품을 생산하거나 합성 연료유, 메탄올과 같은 대체 연료를 생산하는데 활용된다.
업계에선 이산화탄소 전기화학적 전환에 높은 활성을 보이는 금·은 등 귀금속 촉매를 값이 싼 철·니켈 등으로 대체하고 이를 원자 수준으로 조절해 성능을 개선하는 연구가 다수 진행 중이다. 기존 촉매가 수백개 원자가 뭉쳐져 있는 형태였다면 원자를 하나씩 분리해 만든 단원자 촉매가 활성을 더욱 높일 수 있다는 게 SK이노베이션의 설명이다.
SK이노베이션 환경과학기술원 연구팀은 서로 다른 두 개의 원자를 하나씩 붙여 만든 이원자 형태의 촉매로 더 큰 성능 개선을 이뤘다. 니켈과 망간을 원자 하나씩 붙인 형태로 촉매를 제조할 경우 촉매 활성에 시너지 효과가 발생하는 것에 착안해 이산화탄소 분해에 사용되는 에너지를 줄임과 동시에 98% 이상 일산화탄소로 전환하는 촉매기술을 개발했다.
이번 연구성과는 지난 18일 환경분야 최상위 학술지 '어플라이드 커탤리시스 비: 인바이러멘털(Applied Catalysis B: Environmental)'에 온라인 게재됐으며 현재까지 보고된 수치 중 최상위 결과값에 속한다.
SK이노베이션은 차세대 촉매 개발 역량 확보 외에도 외부 전문기관과의 협력을 통해 전기화학반응기 규모를 확대하고 양산 가능한 기술도 추가로 확보함으로써 탄소중립에 기여한다는 계획이다.
이성준 환경과학기술원장은 "이번 연구 성과는 수십년에 걸친 에너지·화학 연구개발 과정에서 축적된 촉매 역량이 탄소 저감 기술 개발에 접목된 사례"라며 "탄소중립 기술 개발을 위해 촉매·공정·합성 등 SK 연구개발(R&D) 핵심역량을 심화해 적용해 나가겠다"고 말했다.
