KAIST 송현준 교수 연구팀이 이산화탄소를 플라스틱 원료로 전환하는 고효율 전극 기술을 개발했다.

10일 연구팀에 따르면 이번 기술은 이산화탄소를 에틸렌 등 유용한 화학물질로 바꾸는 전해 공정에서 발생하는 ‘침수’ 문제를 해결하기 위해 새로운 전극 구조를 설계했다. 기존에는 전극 내부로 전해액이 스며들면서 반응 공간이 줄어드는 한계가 있었다.

연구팀은 물을 차단하면서도 전기 전달과 촉매 반응을 동시에 유지할 수 있는 3층 구조 전극을 개발했다. 이 구조는 발수성 기판 위에 촉매층을 형성하고, 그 위를 ‘은 나노선 네트워크’로 덮어 전기 흐름과 반응 효율을 높였다.

특히 은 나노선이 전기 전달뿐 아니라 화학 반응에도 직접 참여하는 ‘협동 촉매’ 시스템을 구현한 점이 핵심이다. 은 나노선에서 생성된 일산화탄소가 인접한 구리 촉매로 전달되며 다중 탄소 화합물 생성 반응이 촉진된다.

실험 결과 해당 전극은 알칼리 조건에서 79%, 중성 조건에서 86%의 선택성을 기록했다. 또 50시간 이상 안정적으로 작동해 기존 전극의 성능 저하 문제를 개선했다.

송현준 교수는 “은 나노선이 전기 전달과 화학 반응에 동시에 기여한다는 점을 확인했다”며 “이 기술은 향후 연료와 화학제품 생산 공정으로 확장 가능하다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 Advanced Science에 3월 24일 게재됐다.