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이산화탄소를 일산화탄소와 같은 유용한 화합물로 전환하기 위한 전기화학 장치

전문가 제언: ○ 근년 대기 중의 CO2 농도가 증대됨에 따라 지구온난화 등 환경문제가 심각한 문제로 되고 있다. 이에 대한 해결책으로서 CO2를 전기화학적 또는 광전기화학적 환원반응에 의해 유용한 화학물질로 전환시키기 위한 방법이 제안되고 있다. 그러나 CO2는 매우 안정된 분자구조를 가지기 때문에 다른 분자와 거의 화학 반응을 하지 않으므로 이산화탄소를 이용해서 다른 유용한 화학물질을 만든다는 것은 쉽지 않다. 따라서 이산화탄소를 유용하게 활용하기 위해서는 일산화탄소(CO)와 같은 활성을 가진 다른 탄소 물질로 반드시 전환을 시켜야만 한다.
○ 이 발명에서는 CO2를 CO와 같은 유용한 화학물질로 전환하기 위한 전기화학 장치로서 은 나노입자 촉매를 피복한 음극과 RuO2 촉매를 피복한 양극 및 헬퍼 멤브레인을 분리막으로 채택함으로써 패러데이 효율을 50% 이상으로 높이고 있다. 특허청구권 범위를 보면, 공지의 전기화학 전지 구조를 이용하고 있지만 음극 및 양극에 피복되는 촉매가 주요 기술로서, 이 특허를 참고할 경우에는 이 점에 유의해야 할 것으로 판단된다.
○ 국내에서도 CO2를 개미산염과 같은 고부가가치의 화합물로 전환하기 위한 연구가 산학연에서 활발하게 진행되고 있다. KIST의 청정에너지연구센터 민병권 박사 연구팀은 은 나노입자를 탄소 담지체에 직접 성장시켜, 선택적으로 CO2를 CO로 전환시키는 고효율 촉매를 2015년 11월에 발표했다. 또한 고려대 손호진 교수 연구팀은 반도체와 광촉매 융합기술을 이용해 CO2를 CO로의 변환효율을 기존의 광촉매보다 10배 이상 높인 인공 광합성 원천기술로서 3성분계 유기-무기 하이브리드 광촉매를 개발하는데 성공한 바가 있다.
○ 향후 CO2를 활용하기 위해 해결해야 할 기술과제로는 탄소화합물 중에서 가장 안정된 CO2를 다른 화합물로 전환해야 하기 때문에 에너지의 투입이 필수적이므로 효과적인 전환이 가능한 관련된 반응조건의 확립이 선행되어야 한다. 즉, 적은 에너지로 CO2를 고부가가치의 유용한 화합물로 환원할 수 있는 고성능 촉매의 개발은 물론 대량의 CO2를 처리할 수 있는 경제적인 시스템의 개발 등이 추진되어야 할 것이다.

저자: Dioxide Materials, Inc.
자료유형: 니즈특허정보