이산화탄소를 원료로 한 고부가가치 탄소 물질 합성 기술 개발

연구자 한국과학기술원 이재우
주요 지원 내역 기후변화대응기술개발사업
성과창출연도 2017
성과내용 이산화탄소를 탄소 물질로 바꾸는 아이디어는 친환경적이므로 많은 시도가 있었으나 대개 고온-고압의 반응 조건을 요하기에 경제성이 낮고 산업화에 어려움이 많았다. 하지만 본 여구팀이 개발한 원천기술은 500ºC·1기압의 조건에서도 가능하기에 산업화 가능성이 크다고 볼 수 있다. 또한 추가적인 분리공정없이 배기가스로부터 바로 이산화탄소를 전환가능한 기술이라는 점도 실증화 가능성을 높인다. 덧붙여서 이산화탄소로부터 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유를 합성하는 기술은 세계적으로 그 사례가 드물고, 특히 500-600ºC·1기압의 온건한 조건에서 성공한 경우는 본 기술이 유일하다. 또한, 산업적 응용 측면에서 상압의 조건에서 이산화탄소로부터 합성된 금속(철, 망간, 코발트, 니켈, 리튬, 나트륨 등) 도핑 탄소 소재를 연료전지 촉매, 슈퍼커패시터, 이차전지전극으로써 활용한 예가 없고, 본 연구팀에 의해 최초로 제시되었다는 점에서 희소성을 지닌다. 이렇듯 지구 온난화 현상의 주범인 이산화탄소를 감축시킴과 동시에 이를 원료로 고부가가치의 탄소물질을 얻을 수 있다는 점이 본 기술의 두드러지는 혁신성이라 볼 수 있다. 이러한 차별성 및 실증화 가능성을 인정받아 국내 및 PCT특허를 5건이상 출원/ 등록하였으며, 지적재산권을 바탕으로 2016년 이산화탄소로부터 다공성 탄소 물질은 넓은 표면적과 이종원소 도핑의 효과 등으로 차세대 에너지원/저장장치인 슈퍼커패시터, 연료전지 및 이차전지의 전극물질 혹은 흡착제나 촉매의 담지체 등 기존 탄소소재가 이용되던 분야에 광범위하게 응용 가능하다. 특히 전화 기술 특성상 CO2 전환 공정과 동시에 다양한 성능 향상 처리가 가능하기에 우수한 물성을 가진 탄소 소재를 제조할 수 있다는 장점을 가진다.

       
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