경상국립대학교 자연과학대학 화학과 김주영 교수와 캐나다 워털루대 화학과 안나 클린코바(Anna Klinkova) 교수 국제 공동 연구팀이 친환경 에너지 기술인 전기화학 요소 산화 반응을 더 효율적으로 만들어줄 새로운 촉매 개발을 보고했다.

연구 결과는 세계적으로 권위 있는 녹색 및 지속 가능한 과학 기술 분야 국제 저널인 '에코맷(EcoMat)' 최신호에 '층상 이중 수산화물을 통한 향상된 요소 산화 반응(Enhanced Urea Oxidation Reaction through Layered Double Hydroxides: Insights from ZIF-67-Derived Nanostructures)'이라는 제목으로 게재됐다.

요소는 디젤 엔진의 첨가제 등 다양한 산업 분야에 유용한 화학물질이지만, 폐수 속 요소는 암모니아를 형성해 수중 생태계를 파괴하는 악영향을 끼친다. 이에 효율적인 요소 처리 공정 개발이 필수적이며 전기분해법이 친환경적인 요소 처리 방법으로 부각되고 있다. 하지만, 현재까지 요소 전기분해 반응의 메커니즘을 규명한 사례가 미미하며 이에 대한 연구와 기술 개발이 시급했다.

김주영 교수와 클린코바 교수 연구팀은 미세 기공 구조를 지닌 다공성 나노구조체를 활용해, 니켈과 코발트를 조합한 층상 이중 수산화물 구조를 만들어냈고, 이를 통해 결정 구조 및 형태 변형 효과와 요소 전기분해의 선택성 간 상관관계를 규명했다. 연구 성과를 기반으로 나노촉매 조성 및 구조를 합리적으로 설계해 요소 전기분해 성능 개선에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

이 논문 제1저자인 석사과정 전유리 씨는 한국연구재단 한국 이공계 대학원생 캐나다 교환연수 프로그램의 지원을 받아 캐나다 워털루대에 6개월간 방문하며 요소 전기분해 평가를 수행했다.

이 연구는 한국연구재단 신진연구, 기초연구실, 광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터 및 4단계 두뇌한국21(BK21) 사업의 지원으로 이뤄졌다.