“전기이중층 양이온, 이산화탄소 전환 핵심 열쇠”

포스텍, 카이스트와 공동 연구

포스텍 화학과 최창혁 교수가 카이스트와의 공동연구로 전기화학적 이산화탄소 전환 과정에 양이온이 미치는 영향을 증명해냈다.

포스텍은 최창혁 교수·KAIST와의 공동 연구에서 전기이중층 내 리튬, 나트륨과 같은 알칼리금속 양이온의 종류와 농도에 따라 이산화탄소 환원반응의 활성이 크게 좌우된다는 사실을 규명했다고 4일 밝혔다. 기존에 양이온이 반응에 영향을 미치지 않는 방관자로 알려졌던 것과는 상반된 결과다.

전기화학적 이산화탄소 환원반응은 이산화탄소와 물의 반응을 통해 고부가가치 화합물을 생산하는 기술이다. 생산 과정에서 탄소가 나오지 않고, 신재생에너지를 활용할 수 있다는 점에서 친환경적인 생산법으로 각광받는다. 실제 산업에 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 명확히 알려지지 않은 반응의 작동원리는 기술의 상용화에 걸림돌이 됐다.

연구팀은 양자 역학에 기반한 원자 수준의 계산화학적 시뮬레이션을 통해 촉매-전해질 계면 내 양이온과 반응물의 움직임을 이론적으로 분석했다.

최창혁 교수는 “양이온과 반응중간체의 결합이 에틸렌 생산을 위한 이산화탄소 전환 기술의 핵심 작동원리임을 밝힌 결과”라며 “향후 본 기술의 산업화를 위한 핵심적인 접근법을 제시할 뿐만 아니라, 연료전지·수전해 기술 등 다양한 에너지 산업에 폭넓게 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. /이시라기자