최명룡 교수, 샹카르 나이크 슈레양카 박사, 띠따기리 자야라만 박사, 민아름 박사, 문철주 박사. (사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교 화학과 최명룡 교수 연구팀은 효율적인 물 전기분해와 알칼리 매질에서의 산화환원 반응을 통해 푸르푸랄 분자를 유도체로 선택적으로 전환하는 전기촉매 개발에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 엘스비어에서 발행하는 촉매 분야 최상위급 SCI 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 B: 환경'(IF: 24.319)에 게재됐다.

현재 바이오매스를 유용한 화학물질로 변환하는 것은 에너지 소비와 화석 연료 의존도 증가로 인해 크게 주목받고 있다. 여러 바이오매스 물질 중에서 푸르푸랄은 화학적 촉매전환으로 유도되는 주요한 물질로 간주된다. 하지만 푸르푸랄을 선택적으로 전환하는 것은 원치 않는 부반응으로 인해 실현되기 어렵다.

최명룡 교수 연구팀은 용매 내에서 펄스 레이저 기술을 통해 금속 유기 골격체(MOF) 기반의 CuO/RuO2/C 나노구조 전기촉매를 개발했다. 개발된 촉매는 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER)에 대해 우수한 전기화학적 활성을 나타내며, 전해질에 푸르푸랄을 첨가하면 산화 환원 반응에 필요한 전위를 낮추는데 도움을 준다.

또한 이 전기촉매는 양극과 음극에서 푸르푸랄을 푸로산과 푸르푸릴 알코올로 동시에 변환해 에너지를 절약할 수 있다. 이처럼 푸르푸랄 분자를 이용한 전기화학 연구 결과는 부가가치가 높은 화학 물질과 연료를 생성하는 새로운 경로를 개척할 것으로 기대된다.

해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 '광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터' 지원으로 수행됐다.