지스트·카이스트 연구팀, 이산화탄소 분해 방법 입증

광주과학기술원(지스트)과 한국과학기술원(카이스트)은 26일 초미세 계단형 구리(Cu) 촉매 표면이 이산화탄소(CO2) 분자를 효과적으로 분해할 수 있음을 입증했다고 밝혔다.

지스트 물리·광과학과 문봉진 교수 연구팀과 카이스트 화학과 박정영 교수 연구팀은 상압 전자터널링 현미경 기술을 활용해 머리카락 두께의 10만분의 1 크기의 계단형 표면 구조가 온실가스의 분해 반응 향상에 기여한다는 것을 시각적으로 제시했다.

연구팀은 구리 촉매 표면의 계단 위치와 충돌한 이산화탄소 분자가 상온에서도 쉽게 분해됐고, 분해된 일산화탄소 분자와 산소 원자가 표면의 구조변화를 유도해 촉매반응 경로에 영향을 끼칠 수 있다는 점을 발견했다.

이번 결과는 기존 측정기술의 한계를 극복하고 살아있는 듯한 촉매의 실제 모습을 구체적으로 보여줬다는 평가를 받았다.

특히 온실가스의 전환 효율을 획기적으로 높일 수 있는 새로운 촉매 개발에 활용될 수 있어 기대를 모으고 있다.

온실가스를 줄이려면 이산화탄소 분해가 중요하지만, 이산화탄소 분자가 화학적으로 안정돼 공업적으로 유용한 화학물질로의 전환은 난제로 남아 있다.

지스트 문봉진 교수는 "온실가스로 인한 지구온난화 문제 해결에 가장 시급한 연구 분야인 이산화탄소 분해·활용 촉매개발에 중요한 기초지식을 제공할 수 있게 됐다"고 밝혔다.

카이스트 박정영 교수는 "단결정 물질과 상용화된 촉매 사이 거동의 차이를 이해할 수 있는 실마리를 얻게 돼 고효율 이산화탄소 촉매 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구자지원사업, 과학기술분야 기초연구사업과 한-프랑스 협력기반조성사업(STAR) 등의 지원을 받아 수행됐다.

연구성과는 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 지난 6일 게재됐다.

/연합뉴스