전남대학교 화학과 나경수 교수 연구팀이 이산화탄소를 탄화수소로 선택적으로 전환시키는 고성능 촉매를 개발했다. 나경수 교수팀은 이산화탄소를 탄화수소로 직접 전환시키는 촉매를 개발한데 이어, 수소의 모빌리티를 제어해 탄화수소의 선택성을 조절해내는 데 성공했다.
연구팀은 구리-알루미늄 스피넬 금속 산화물(CuAl2O4)의 열처리 온도에 따라 결정성이 달라지며, 이에 수반된 물리·화학적 특성이 수소의 모빌리티에 영향을 주어 이산화탄소 수소화 반응의 결과로 생성되는 탄화수소의 수소화도에 영향을 미친다는 것을 규명했다.
이를 응용해 올레핀 또는 파라핀을 선택적으로 합성할 수 있는 철-기반 구리-알루미늄 스피넬 금속 산화물(FeK/CuAl2O4) 촉매를 개발했다.
연구팀은 선행 연구를 통해 철-기반 구리-알루미늄 스피넬 금속 산화물 촉매가 이산화탄소의 수소화 반응에서 액상 탄화수소를 세계 최고 수준의 수율로 생산하는 것을 밝혔고, 이러한 고활성 촉매를 개질해 올레핀 또는 파라핀을 선택적으로 합성할 수 있도록 응용하여 촉매 활용도를 향상시켰다.
또 촉매의 산소 공극(oxygen vacant site)이 이산화탄소의 전환율과 탄화수소의 수율에 중요한 역할을 한다는 것을 규명했다. 이 연구는 나경수 교수를 연구책임자로 같은 대학 김용석 석박사통합과정생, 김유환 석사과정생, 염현지 박사과정생이 참여했으며, 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업과 지역혁신산업(RIS) 광주전남 지역혁신플랫폼 에너지신산업육성사업의 지원을 받았다.
이 연구는 이산화탄소를 자원화해 탄소 중립에 크게 이바지할 수 있는 것으로, 과학적·기술적 가치가 높다는 평가를 받으며, 국제학술지인 ‘Chemical Engineering Journal(영향력지수 15.1, JCR 상위 3.2%)’에 5월 27일 게재됐다.
