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이산화탄소의 전기화학적 환원을 위한 촉매 및 유용한 화합물로의 전환방법

전문가 제언: ○ 전 세계적으로 화석연료의 소비량이 증가함에 따라 대기 중의 이산화탄소(CO2) 농도가 높아지고, 지구의 기후변화가 일어나 인류의 미래를 위협하는 문제로 급부상하고 있다. 이에 대응책의 하나로서 대기 중의 CO2를 추출하여 산업적 이용가치가 큰 화합물로 전환하는 방법이 개발된다면 탄소중립성을 확보한다는 관점에서도 매우 바람직하다.

○ 이 발명은 CO2를 전기화학적 환원방법에 의해 유용한 에탄올과 같은 연료 및/또는 에탄, 프로판과 같은 화합물로 전환하기 위한 전기환원 촉매의 조성 및 이를 이용한 환원방법을 제공한다. 특허청구범위를 보면, 전기환원 촉매로서 나노다공성의 구리(Cu)와 여러 가지 금속을 얼로이로 한 것이 사용되었으며, 전기화학전지의 구성에서는 작동전극이 배치된 전지와 대전극이 배치된 전지가 분리되어 있는 점이 특징이므로, 이 특허를 참고할 경우에는 이 점에 유의할 필요가 있다.

○ 우리 정부는 2020년까지 발생 예상되는 CO2 배출량의 30%를 감축하기로 결정한 바가 있다. 또한 CO2 활용기술에 대한 연구도 정부출연 연구소, 대학 등에서 활발하게 진행되고 있다. 예를 들면, 서강대학교 산업협력단의 “이산화탄소의 전기화학적 환원 방법 및 장치(WO 2016/052985 A1)”, 금오공과대학교 산업협력단의 “이산화탄소 환원방법 및 이를 이용한 이산화탄소 환원장치((WO 2014/088148 A1)” 등 다수의 세계특허가 출원되어 있다. 또한 KIST 청정에너지연구센터의 민병권 박사 연구팀은 CO2를 CO로 전환하기 위한 고효율 촉매(은 나노입자를 탄소 담지체에 직접 성장)의 개발에 성공했다고 2015년 11월 18일에 보도한 바가 있다.

○ 향후 CO2를 산업적으로 유용한 화합물로 전환하기 위해서는 탄소화합물 중에서 가장 안정된 CO2를 다른 화합물로 전환해야 하기 때문에 에너지의 투입이 필수적이므로 효과적인 전환이 가능한 관련된 반응조건의 확립이 선행되어야 한다. 특히, 전기화학적 환원에 의한 CO2의 자원화를 위해서는 전압과 전위의 효율 증가는 물론 선택성을 향상시킬 수 있는 효율적인 촉매의 개발이 매우 중요하다.

저자: Anne CO, Joshua BILLY, Eric COLEMAN, Kendahl WALZ
자료유형: 니즈특허정보