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이산화탄소가 일산화탄소, 메탄올 등 산업원료로 바뀌는 과정을 국내 연구진이 원자 수준에서 분석했음. 변환 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대됨.

기초과학연구원(IBS)은 박정영 나노물질 및 화학반응 연구단 부단장 연구팀이 문봉진 광주과학기술원(GIST) 교수·김현유 충남대 교수와 함께 이산화탄소 분자가 로듐(Rh) 촉매 표면에서 분해되는 순간을 세계 최초로 직접 관찰했다고 6일 밝힘.

온실가스인 이산화탄소를 산업현장에서 사용할 수 있는 유용한 물질로 바꾸는 기술이 연구되고 있음. 이산화탄소와 일부 산업원료가 같은 탄소계 화합물이기 때문에 촉매를 통해 화학반응을 일으키면 이산화탄소를 다른 물질로 바꿀 수 있음.

이산화탄소는 화학적으로 안정된 구조를 갖고 있어서 산소 등 다른 물질에 비하면 화학반응을 잘 하지 않음. 화학반응을 일으키기 위해 투자하는 에너지와 비용을 줄이면서도 산업원료로의 변환 효율을 높이는 일이 필요함.

연구팀은 이번 연구가 학계에 도움이 될 것이라고 내다보고 있음. 연구팀은 ‘상압 주사터널링 현미경’이라는 고해상 장비를 이용해 촉매 표면에서 이산화탄소가 화학반응으로 분해돼 결국 일산화탄소와 산소로 변하는 과정을 실시간으로 관찰하는 데 성공했음. 또 방사광가속기를 활용해 화학반응 시 나타나는 에너지 변화를 측정해, 이산화탄소의 화학반응이 활발히 일어나기 위한 조건 일부를 찾았음.

연구팀은 더 정교한 관찰 실험을 성공시키기 위한 후속연구를 진행할 방침임. 박 부단장은 "이번 연구를 시작으로 이산화탄소의 원료 전환률에 영향을 미치는 핵심 연결고리를 규명할 것"이라고 말함.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨