에너지시스템학과

< 대학원 에너지시스템학과 이미현 학생 >

우리 학교 화학과·대학원 에너지시스템학과 연구팀이 바이오매스로부터 수소를 추출하는 고효율 촉매를 개발했다. 청정 연료 수소의 활용을 위한 친환경적 방안으로 널리 적용될 수 있을 전망이다. 

화학과·대학원 에너지시스템학과 장혜영·유성주·윤호섭 교수 연구팀의 성과는 '이리듐 촉매를 이용한 에틸렌글리콜로부터 수소와 Cn 유기산의 생산(Ir(tri-N-Heterocyclic carbene)-catalyzed production of hydrogen and Cn acids from ethylene glycol)'이라는 논문으로 화학 분야 국제 학술지인 <ACS 서스테이너블 케미스트리 & 엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry & Engineering, IF 9.224, JCR 상위 8.741%)>에 게재됐다.  

이번 연구에는 대학원 에너지시스템학과 이미현 학생(제1저자)을 포함하여 변희민, 박준서 학생과 기초과학연구소 윤우진 박사가 공동저자로 참여했다. 화학과 학부생 김시원 학생은 학부 인턴 연구 프로그램을 통해 이번 연구에 참여했다.

이번 연구는 바이오매스 유래 에틸렌글리콜을 원료로 사용하여 청정 수소를 생산할 수 있는 기술 에 대한 것이다. 연구팀은 논문에서 이리듐 촉매의 리간드 디자인을 통해 기존의 촉매 활성 대비 25배 이상 향상된 촉매 활성을 보고했고, 이 촉매 시스템을 이용한 수소 생산량은 시간당 약 490 L/g-촉매로 확인했다.

청정 연료로 주목받고 있는 수소의 경우, 현재 대부분 화석 원료로부터 추출하고 있어 이산화탄소 배출을 동반할 수밖에 없다. 이에 지구 온난화를 억제하기 위해, 이산화탄소 배출 없는 수소 생산 기술의 개발이 시급하다. 

아주대 연구팀은 이번 연구결과에서 바이오매스로부터 생산되는 에틸렌글리콜을 수소원으로 사용하여 수소 생산이 가능함을 확인했다. 수소 추출 후 얻어지는 유기물 또한 화학 고분자 산업에서 유용한 Cn acid 유기산으로 추가적인 부산물이 발생하지 않는다. 친환경 수소 생산 기술은 지구 온난화 억제를 위한 ‘2050 탄소-중립 달성’에 핵심 기술 중 하나로, 연구팀의 성과 역시 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다.

이번 연구에 참여한 이미현 학생은 "선행연구를 통해 탈수소화 반응에서 중심금속에 NHC(N-hetero carbene) 리간드의 개수가 많을 때 높은 활성을 보일 것이라는 가설을 세웠고, 이를 증명하기 위해 3개의 NHC 리간드가 배위한 신규 촉매를 개발했다"며 "실험을 통해 개발한 촉매가 높은 활성을 가지는 것을 보임으로써 가설을 증명해낼 수 있어 기쁘고 뿌듯하다"라고 전했다.

한편, 장혜영 교수 연구팀은 바이오매스 유래 수소 생산을 위한 다양한 촉매 기술을 개발하고 있으며, 촉매 기술의 상업화를 위한 다양한 연구를 수행하고 있다. 

*실험실 홈페이지: https://sites.google.com/ajou.ac.kr/ajouom/home

< 화학과·대학원 에너지시스템학과 장혜영·유성주·윤호섭 교수 연구팀 >