KPI뉴스 - UNIST 김건태 교수팀, 온실가스로 합성가스 전환 촉매기술 개발

  • 맑음통영31.1℃
  • 맑음합천37.6℃
  • 맑음봉화33.3℃
  • 맑음울진32.1℃
  • 맑음서청주32.7℃
  • 맑음북강릉29.4℃
  • 맑음거창36.7℃
  • 맑음성산32.6℃
  • 맑음이천33.5℃
  • 맑음파주31.6℃
  • 맑음서산32.9℃
  • 맑음안동35.0℃
  • 맑음광주34.8℃
  • 맑음인제30.1℃
  • 맑음고흥34.9℃
  • 맑음영덕32.8℃
  • 맑음보령30.8℃
  • 맑음강진군34.4℃
  • 맑음산청36.7℃
  • 맑음백령도28.9℃
  • 맑음서귀포32.7℃
  • 맑음부여32.6℃
  • 맑음보은32.2℃
  • 맑음의령군38.7℃
  • 맑음북부산34.8℃
  • 맑음영천34.0℃
  • 맑음영주32.6℃
  • 맑음대전33.2℃
  • 맑음남해34.4℃
  • 맑음보성군33.6℃
  • 맑음완도33.4℃
  • 맑음양산시36.8℃
  • 맑음대관령29.9℃
  • 맑음경주시36.1℃
  • 맑음제주32.7℃
  • 맑음강릉31.3℃
  • 맑음철원32.4℃
  • 맑음청주34.7℃
  • 맑음순창군33.9℃
  • 맑음포항31.3℃
  • 맑음수원32.8℃
  • 맑음원주34.6℃
  • 맑음동두천31.6℃
  • 맑음진주36.7℃
  • 맑음홍성33.7℃
  • 맑음정읍33.7℃
  • 맑음북창원36.2℃
  • 맑음밀양37.2℃
  • 맑음남원34.8℃
  • 맑음부안31.7℃
  • 맑음청송군36.5℃
  • 맑음거제32.5℃
  • 맑음의성35.3℃
  • 맑음구미35.6℃
  • 맑음전주33.9℃
  • 맑음흑산도30.3℃
  • 맑음광양시35.7℃
  • 맑음목포30.4℃
  • 맑음장흥35.2℃
  • 맑음홍천33.9℃
  • 맑음김해시33.5℃
  • 맑음창원33.6℃
  • 맑음고창32.1℃
  • 맑음해남32.4℃
  • 맑음함양군37.1℃
  • 맑음부산32.8℃
  • 맑음고창군32.8℃
  • 맑음울릉도31.7℃
  • 맑음북춘천34.1℃
  • 맑음진도군29.7℃
  • 맑음제천32.0℃
  • 맑음충주34.0℃
  • 맑음양평33.2℃
  • 맑음여수32.0℃
  • 맑음영월33.4℃
  • 맑음금산33.4℃
  • 맑음고산30.1℃
  • 맑음장수31.5℃
  • 맑음인천31.9℃
  • 맑음군산31.0℃
  • 맑음서울33.3℃
  • 맑음울산33.6℃
  • 맑음영광군31.2℃
  • 맑음동해30.0℃
  • 맑음임실33.0℃
  • 맑음정선군35.1℃
  • 맑음대구36.7℃
  • 맑음천안33.0℃
  • 맑음추풍령32.0℃
  • 맑음세종32.7℃
  • 맑음속초29.1℃
  • 맑음강화29.4℃
  • 맑음춘천34.4℃
  • 맑음상주33.6℃
  • 맑음순천34.5℃
  • 맑음태백30.3℃
  • 맑음문경32.9℃

UNIST 김건태 교수팀, 온실가스로 합성가스 전환 촉매기술 개발

박동욱 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2022-06-08 09:11:33
가격 저렴하고 성능과 안정성은 높여…"상업화 여러 조건 갖춰" 온실가스를 이용해 수소나 일산화탄소처럼 유용한 가스를 만드는 '합성가스 촉매 기술'이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 상업화를 위한 여러 조건도 만족해 상용화 가능성도 커졌다는 게 대학 측 설명이다.

▲ 유니스트 김건태 교수와 오진경 연구원 [울산과학기술원 제공]

UNIST(총장 이용훈)는 에너지화학공학과의 김건태 교수팀이 이산화탄소(CO₂)와 메탄(CH₄)을 수소(H₂)나 일산화탄소(CO) 등의 유용한 합성가스로 전환하는 '더 좋은 촉매 기술'을 개발했다고 8일 밝혔다.

이 촉매의 합성가스 전환효율은 95% 이상이다. 기존처럼 성능을 높이기 위해 주입하던 다른 가스가 없어도 1000시간 동안 구동할 수 있다.

합성가스는 채굴이 아닌 화학적 합성으로 확보한 가스 자원을 뜻한다. 합성가스 시장은 2022년 60조 원 규모이며, 2028년에는 88조 원 규모로 예상된다.

이처럼 시장수요는 빠르게 증가하고 있지만, 핵심기술은 해외기업이 보유하고 있어 국산화가 쉽지 않았다. 최근 국내 대기업들이 합성가스의 중요도를 체감하며, 합성가스 시장에 진출을 준비하고 있다. 

김건태 교수는 "이번에 개발한 기술은 합성가스 기술의 국산화 시도에 큰 교두보 역할을 할 것"이라며 "합성가스 생산에 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 대량 활용하는 점도 큰 특징"이라고 전했다. 

새로운 촉매는 철(Fe)과 니켈(Ni)을 바탕으로 한 전이금속이 주성분이다. 귀금속을 전혀 포함하지 않아 가격이 저렴하다.

니켈 성분은 기존처럼 덩어리(bulk) 형태가 아니라 고밀도 나노 입자로 페로브스카이트 지지체 표면에 올라오게 된다. 이 덕분에 촉매 표면에서 니켈 입자가 뭉치거나 움직이지 않아 반응성이 유지된다.

기존에는 반응성을 유지하기 위해 메탄과 이산화탄소뿐 아니라 질소나 아르곤, 헬륨, 수증기 등의 희석가스를 함께 주입했다. 그러나 이런 공정을 추가하거나 추후 가스 분리에 들어가는 비용이 많아서 상업화 측면에서 손해가 컸다.

연구진은 이런 걸림돌을 촉매 내부의 니켈 입자가 표면으로 스스로 솟아나오는 '스마트 자가재생'(용출·exsolution) 기법으로 풀었다. 촉매 표면에 새로운 니켈 나노 입자가 재생되면서 촉매 성능이 오래 유지되도록 한 것이다.

제1저자인 오진경 연구원은 "기존에 쓰이던 니켈 금속 기반의 촉매는 초기 성능이 우수하지만, 고온에서 촉매 입자끼리 뭉치고 반응을 반복할수록 고체 탄소가 촉매 표면에 쌓여(탄소 코킹) 반응성이 낮아진다"며 "이번에 개발한 촉매는 니켈 입자의 용출 현상을 이용해 이런 문제들을 해결했다"고 설명했다. 

이번 연구에는 포항공대 화학공학과 한정우 교수도 함께 참여했다. 연구 결과는 화학 분야의 세계적 권위지인 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie International Edition)에 5월 30일자 온라인 속보로 공개됐다. 

▲ 합성가스 촉매 기술의 개념도. 온실가스를 활용해 수소나 일산화탄소를 합성할 때 쓰이는 촉매의 개념 [울산과기원 제공]

KPI뉴스 / 박동욱 기자 pku24@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]