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골칫거리 이산화탄소를 디젤 자동차 연료로UNIST 이재성 교수팀, 이산화탄소 자원화 신기술 개발
  • 박희정 기자
  • 승인 2016.11.07 13:29
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이산화탄소의 포집과 처리에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 UNIST(총장 정무영)에서 이산화탄소를 디젤 자동차의 연료로 바꿀 기술을 개발해 눈길을 끈다.

이재성(62세) UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 이산화탄소를 수소와 반응시켜 디젤 자동차 연료로 만드는 신촉매를 개발했다. 값싼 구리와 철로 이뤄진 ‘델라포사이트(delafossite)’가 주인공이다. 이산화탄소를 수소와 반응시킬 때 이 촉매를 쓰면 결과물로 디젤(액화탄화수소)을 얻을 수 있다.

기존에 이산화탄소와 수소를 반응시키는 데 사용한 촉매들은 메탄이나 메탄올 같은 저분자 물질을 만들 수 있었다. 이들은 부가가치가 낮고 시장이 크지 않아서 이산화탄소 배출 저감 효과도 낮은 편이다. 이에 이재성 교수팀은 이산화탄소와 수소의 반응 시 한 단계 반응만으로 디젤을 만들 수 있는 촉매 개발에 도전했다.

메탄, 메탄올, 디젤을 이루는 원소는 탄소(C)와 수소(H), 산소(O)로 동일하다. 세 물질의 차이는 구조 부분인데 이는 반응 조건과 촉매를 다르게 하면 조절할 수 있다. 이산화탄소와 수소의 반응 결과로 분자량이 큰 물질도 만들 수 있는 것이다.

이번 연구에 제1저자로 참여한 최요한(29세) UNIST 연구원(POSTECH 박사과정)은 “디젤은 메탄이나 메탄올보다 탄소의 연결고리가 더 길다고 보면 된다”며 “델라포사이트를 촉매로 쓰면 탄소를 길게 이을 수 있어 디젤 생산이 가능하다”고 설명했다.

특히 이 방식은 독일의 자동차 회사인 아우디(Audi)보다 간편하다는 장점이 있다. 아우디의 경우는 이산화탄소를 일산화탄소로 변경하는 단계를 한 번 더 거쳐야 한다. 하지만 이재성 교수팀은 이산화탄소를 바로 수소와 반응시킬 수 있어 공정이 더 간단하다.

   
▲ 이산화탄소로부터 디젤유 생산 개념도. 발전소, 제철소 등에서 배출되는 이산화탄소를 포집해 태양광 물분해로 얻어진 수소와의 촉매 반응을 통하여 자동차 공급용 디젤유를 직접 생산한다.
이재성 교수는 “태양광으로 물을 분해해 수소를 얻고(인공광합성), 이를 이산화탄소와 반응시켜 디젤을 얻을 수 있다”며 “이산화탄소를 단순히 땅속에 묻는 게 아니라 자원으로 활용할 수 있는 획기적인 방법”이라고 말했다.

그는 이어 “이번에 개발한 기술과 태양광 물분해 기술을 접목할 계획”이라며 “화력발전소와 제철소, 시멘트 공장 등 이산화탄소를 다량으로 배출되는 현장에 적용해 기술을 검증하고 해외로도 수출하겠다”고 포부를 밝혔다.

이번 연구결과는 엘스비어(Elsevier)에서 발행하는 촉매 분야 최고 학술지인 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 환경(Applied Catalysis B: Environmental, IF=7.4)’ 최근호에 게재됐다. 연구 지원은 미래창조과학부가 추진하는 기후변화대응사업과 중견연구자 사업을 통해 이뤄졌다.

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박희정 기자  doban03@hanmail.net

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