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전기화학적 CO2 환원을 위한 불균일 촉매 개발 동향

전문가 제언: ○ CO2를 전기화학적으로 에너지가 풍부한 연료와 화학물질로 전환하는 연구는 지구의 CO2 농도를 감축함과 동시에 태양에너지와 풍력에너지 같은 단속적인 재생에너지를 효과적으로 저장할 수 있다는 점에서 많은 관심을 받게 되었다. 이 공정은 CO2를 리사이클 시키므로 탄소-중립적이고, 폐쇄된 연료 연소 사이클이며, 폐 CO2를 감축시킬 수 있다. 그러나 CO2는 매우 안정된 물질이므로 동력학적으로 큰 과전압을 필요로 하며, 전기화학적 CO2 환원반응은 음극 촉매의 활성과 선택도에 크게 좌우된다.

○ 저자들은 이 보고에서 비록 CO2 환원촉매의 반응 메커니즘이 아직 불명확하지만, 이들 촉매의 활성과 생성물 선택도에 초점을 두고 최근 등장하는 CO2 환원용 비전통적 불균일촉매를 다양하게 검토하였다. 새롭게 등장하는 다양한 촉매로써, 나노재료(예; 나노입자, 나노튜브, 나노와이어), 나노기공 필름, 하이브리드 금속, 산화물-유래 금속, 금속-포르피린, 탄소 나노물질, 코어/쉘 구조, 금속 뭉치(cluster), 칼코겐 화합물(chalcogenide) 구조 등을 소개하였다.

○ 국내에서도 CO2의 전기화학적 환원에 대한 연구가 다수 보고되었다. 예를 들면, 박서인 등의 “Active sites of Au and Ag nanoparticle catalysts for CO2 electroreduction to CO”와 고재현 등의 “Oxygen plasma induced hierarchically structured gold electrocatalyst for selective reduction of carbon dioxide to carbon monoxide”가 본 연구에서 인용되었다.

○ 정부는 UN의 “청정에너지 혁신미션” 계획에 호응하여, 핵심유망 청정에너지 기술을 선별하고, 주요 프로젝트 발굴 및 관련 분야에의 투자를 확대할 예정이다. 정부의 온실가스감축로드맵에는 탄소 포집, 사용, 저장(CCUS) 계획의 하나로써 “탄소자원화 기술개발 및 조기 실증. 상용화로 온실가스 감축 및 신산업 창출” 계획이 포함되어 있다. 현재 CO2의 산업적 이용이 없지 않지만 발생되는 CO2를 회수하여 사용하는 것은 극히 일부이다. CCU 연구개발 계획에 이 글이 참고가 되길 기대한다.

저자: Bijandra Kumar, Joseph P. Brian, Veerendra Atla, Sudesh Kumari, Kari A. Bertram, Robert T. White, Joshua M. Spurgeon
자료유형: 니즈학술정보