(왼쪽부터)한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부 민병권 본부장, 서울대 재료공학부 남기태 교수/사진=KIST
‘팔라듐’ 금속을 촉매로 활용하면 이산화탄소를 포름산으로 전환할 수 있다. 포름산은 상온에서 자발적으로 수소로 전환되며, 안정적인 액체 상태로 존재해 운반이 쉽다. 향후 차세대 자동차 연료로 사용될 가능성이 크며 수소 에너지 산업과도 깊은 연관성을 가지는 중요한 화학물질이다.
연구진은 전압을 가해 산화 반응을 유도하면 촉매 표면에 흡착된 일산화탄소가 포름산보다 먼저 산화된다는 사실에 주목했다. 특정 전압 범위에서는 포름산에 영향을 주지 않고 문제가 되는 일산화탄소만을 산화시켜 제거할 수 있었던 것. 연구진은 이를 바탕으로 환원·산화 반응을 주기적으로 교차·유도하는 새로운 ‘2단계 전기분해법’을 고안, 촉매 활성이 영구적으로 유지되면서 98%의 선택도로 포름산을 생성해내는 촉매 반응 시스템을 개발했다.
민병권 본부장은 “이번 연구는 인공광합성 기술의 가장 어려운 숙제인 촉매 안정성 문제를 해결하기 위한 돌파구를 마련했다는 점에서 큰 파급력이 있다”고 말했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다