서울대학교 공과대학(학장 이병호)은 조선해양공학과 임영섭 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 이웅·오형석 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 반응기 내 물질 전달을 향상해 전기 화학적 이산화탄소 전환 효율을 상승하는 설계 방법을 개발했다고 27일 밝혔다.
화석 연료를 태울 때 나오는 이산화탄소는 기후 변화의 핵심 원인으로, 최근 심화하는 지구 온난화 문제를 해결하려면 이를 저장·전환하는 기술이 필요하다.
이산화탄소의 전기 화학적 환원은 이산화탄소를 저감과 동시에 연료로 쓰일 수 있는 합성 가스를 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 기존 관련 연구들은 대부분 촉매 개발 등 기초 연구 수준으로 상용화에 필요한 반응기 설계 기술은 부족한 상황이었다.
이에 서울대-KIST 공동 연구팀은 반응기 내에 유체 흐름처럼 외적 요인들이 반응 성능 향상에 지배적인 영향을 미칠 수 있다고 판단해 유체 흐름을 일정하고, 균일하게 만들 수 있는 구조를 전산 유체 역학 모델을 통해 설계하고, 이를 실험적으로 검증해 이를 기반으로 체계적인 반응기 설계 가이드라인을 제시했다.
이번 연구에서 제시한 이산화탄소 전기 화학적 환원 반응기 설계 가이드라인은 앞으로 전기 화학적 이산화탄소 대규모 전환 기술 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 ‘유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업’의 지원을 받아 서울대 정병찬 박사 과정, 임영섭 교수, 한국과학기술연구원 오형석 박사, 이웅 박사 외 5인의 공동 연구로 수행됐다.
연구 성과를 담은 논문 ‘Design methodology for mass transfer-enhanced large-scale electrochemical reactor for CO reduction’은 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (JCR engineering, chemical 분야 상위 2.5%)에 11월 출판할 예정이며 현재 온라인에 공개하고 있다.
