[이데일리 김응열 기자] 이산화탄소를 에탄올로 전환할 때 전환 효율을 높이는 촉매가 개발됐다.

성균관대는 신소재공학과의 백정민 교수 연구팀이 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)를 실생활에 쓰이는 액체 연료 ‘에탄올’로 효율적으로 변환하는 차세대 ‘단원자(Single-atom) 촉매’ 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 연구는 충남대, 미국 UCLA와 공동으로 이뤄졌다.

최근 기후 위기 대응의 필요성이 커지면서 이미 배출된 이산화탄소를 다시 사용하는 기술이 주목받고 있다. 다만 기존에는 이산화탄소를 에탄올로 만드는 과정이 까다로웠다. 탄소 원자끼리 서로 결합해야 하는 복잡한 과정이 필요하기 때문이다. 특히 기존 촉매들은 불필요한 수소가 발생해 효율이 떨어졌다.

백 교수 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 구리(Cu) 원자를 낱낱이 쪼개어 특수한 탄소 구조 안에 배치하는 새로운 설계 전략을 도입했다. 연구팀은 구리 원자 주변의 결합 환경을 미세하게 조절해 이산화탄소 분자가 에탄올로 더 쉽고 빠르게 변할 수 있는 최적의 반응 경로를 찾아냈다.

연구 결과 새로 개발한 촉매는 높은 전류가 흐르는 조건에서도 44.1%라는 효율로 에탄올을 생산했다. 특히 50시간 이상 연속으로 작동해도 성능이 변하지 않는 내구성도 보였다. 또 기존에는 촉매를 만들기 위해 400도 이상의 고온 공정이 필요했으나 새로 개발한 촉매는 약 160도의 낮은 온도에서도 합성이 가능하다.

백 교수는 “이번 연구는 온실가스를 단순히 없애는 수준을 넘어 고부가가치 친환경 연료로 바꾸는 탄소 순환형 미래 기술의 가능성을 제시한 것”이라고 말했다.