KPI뉴스 - UNIST 김건태 교수팀, 온실가스로 합성가스 전환 촉매기술 개발

  • 비서귀포12.7℃
  • 흐림인제11.2℃
  • 흐림김해시14.1℃
  • 흐림청송군10.8℃
  • 흐림통영14.0℃
  • 흐림홍성12.2℃
  • 흐림구미13.7℃
  • 흐림북강릉11.5℃
  • 흐림강릉12.7℃
  • 흐림창원14.3℃
  • 흐림정선군10.5℃
  • 흐림부여12.0℃
  • 흐림광주14.4℃
  • 흐림북춘천11.8℃
  • 흐림고창11.0℃
  • 흐림추풍령11.1℃
  • 흐림청주15.5℃
  • 흐림광양시14.0℃
  • 흐림보은11.9℃
  • 흐림영덕10.0℃
  • 흐림충주13.5℃
  • 흐림이천14.2℃
  • 흐림보성군12.9℃
  • 흐림태백8.4℃
  • 흐림고산12.0℃
  • 흐림의령군12.9℃
  • 흐림서울14.1℃
  • 흐림속초11.1℃
  • 흐림영월12.1℃
  • 흐림영주11.5℃
  • 흐림부안11.7℃
  • 흐림상주13.6℃
  • 흐림임실12.2℃
  • 흐림세종13.4℃
  • 흐림고창군11.1℃
  • 흐림안동13.1℃
  • 흐림포항14.2℃
  • 흐림장수11.0℃
  • 흐림대구14.0℃
  • 흐림여수14.3℃
  • 흐림영천12.9℃
  • 흐림완도13.4℃
  • 흐림순천11.8℃
  • 흐림파주10.8℃
  • 흐림원주14.9℃
  • 흐림밀양15.0℃
  • 흐림철원13.5℃
  • 흐림인천12.4℃
  • 흐림서산11.3℃
  • 흐림문경11.8℃
  • 흐림홍천12.9℃
  • 흐림정읍12.5℃
  • 흐림춘천12.9℃
  • 흐림양평15.0℃
  • 흐림진주12.6℃
  • 흐림함양군13.0℃
  • 흐림양산시14.8℃
  • 흐림제천11.1℃
  • 흐림흑산도10.8℃
  • 흐림서청주13.9℃
  • 흐림수원12.2℃
  • 흐림북부산14.5℃
  • 흐림산청13.8℃
  • 흐림울진11.4℃
  • 흐림거창12.3℃
  • 흐림대관령6.1℃
  • 흐림울릉도11.3℃
  • 흐림봉화9.6℃
  • 흐림영광군11.2℃
  • 흐림합천14.5℃
  • 흐림남해13.5℃
  • 흐림보령10.3℃
  • 흐림경주시12.7℃
  • 비제주13.5℃
  • 흐림강진군13.2℃
  • 흐림성산11.9℃
  • 흐림동해11.6℃
  • 흐림울산13.2℃
  • 흐림대전14.1℃
  • 흐림목포12.6℃
  • 흐림순창군13.2℃
  • 흐림금산13.0℃
  • 흐림고흥12.4℃
  • 흐림남원13.3℃
  • 흐림부산14.4℃
  • 구름많음백령도11.2℃
  • 흐림동두천13.1℃
  • 흐림전주12.6℃
  • 흐림의성12.7℃
  • 흐림장흥12.7℃
  • 흐림강화10.3℃
  • 흐림군산11.5℃
  • 흐림천안13.2℃
  • 흐림해남12.4℃
  • 흐림북창원15.0℃
  • 흐림거제14.5℃
  • 흐림진도군11.9℃

UNIST 김건태 교수팀, 온실가스로 합성가스 전환 촉매기술 개발

박동욱 기자
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]