[대전=토토 사이트 커뮤니티 이영호 기자] 충남대학교(총장 김정겸)는 신소재공학과 김현유 교수 연구팀이 국립한밭대 신기현 교수와 공동 연구를 통해 팔라듐과 마그네슘산화물, 칼슘산화물로 이뤄진 복합촉매를 디자인하고 이를 이산화탄소 수소화 반응의 새로운 촉매로 제시했다고 14일 밝혔다.

이번 연구 성과는 최근 출판된 화학공학 분야 상위 4.1% 저널 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다.

이번 연구는 충남대 김현유 교수와 국립한밭대 신기현 교수가 공동 교신저자로, 김현유 교수팀 최혁 박사, 최예정, 김종석 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다.

대표적인 온실가스인 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정돼 제거와 변환이 어려워 이를 효율적으로 제거할 수 있는 ‘이산화탄소의 수소화 반응’이 주목받고 있다. ‘이산화탄소의 수소화 반응’은 이산화탄소와 수소를 반응시켜 다양한 탄소 화합물들을 생성하는 이산화탄소 전환 방식의 한 종류다.

공동 연구팀은 전자밀도함수이론(Density functional theory, DFT) 기반 양자화학 계산을 활용해 수소를 활성화하는 팔라듐과 이산화탄소를 흡착함으로써 사용할 수 있는 마그네슘산화물, 칼슘산화물을 조합한 ‘Bifunctional 촉매’를 디자인했다.

연구팀이 개발한 복합 촉매는 전해질과 전기에너지를 사용하지 않고도 이산화탄소의 직접적 수소화 반응을 가능하게 했다. 연구팀은 팔라듐-칼슘산화물 촉매는 일산화탄소와 메탄올을, 팔라듐-마그네슘산화물 촉매는 개미산과 메탄올을 생성한다는 것을 밝혀냈으며, 이와 같은 차이가 팔라듐과 산화물 사이 계면의 전자구조 차이에서 기인한다는 것을 증명했다.

한편 2024년 8월 신소재공학과 김현유 교수 그룹에서 박사학위를 취득한 최혁 박사는 박사과정 기간부터 현재까지 40편의 SCIE급 논문을 발표했으며 현재 싱가포르 Nanyang Technological University에서 박사 후 연구원 과정을 밟고 있다.